Hemotrof

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigaciju, pretragu
Crni dimnjaci u Atlantskom okeanu obezbjeđuju energiju i hranjiva

Hemotrofi su organizmi koji u svojim sredinama energiju dobijaju iz oksidacije elektrona donatora. Izvorske molekule mogu biti organske (hemoorganotrof i) ili neorganske (hemolitotrofi). Osobenost hemotrofa je da, za razliku od fototrofa, ne koriste solarnu energiju. Hemotrofi mogu biti:

Hemoautotrofi[uredi | uredi izvor]

Generiranje ATP aktivnošću bakterija mliječnokiselinskog vrenja (Lactococcus lactis subsp. cremoris)
Princip generiranja energije kod bakterija koje oksidiraju vodik
(Aquifex aeolicus)

Hemoautotrofi (ili hemotrofni autotrofi) ( grč. : χημία – hemo = hemijski + αὐτός - auto = samo, samostalno + τροφιά - trofia= hrana), koriste energiju iz hemijske reakcije i sintetiziraju sve potrebne organske spojeve iz ugljik-dioksida. Hemoautotrofi koristite neorganske izvore energije, kao što su sumporovodik, elementarni sumpor, obojeno željezo, molekulski vodik i amonijak.

Većina su bakterija ili archaea koje žive u neprijateljskim sredinama, kao što su duboke moske brazde, jedini su primarni proizvođač i u takvim ekosistemima. Obično spadaju u nekoliko grupa:

Hemoheterotrofi[uredi | uredi izvor]

Hemoheterotrofi ili hemotrofni heterotrofi (grč.: χημία - hemo = hemijski + ἕτερος - hetero = (jedan) drugi + τροφιά - trofia = ishrana) nisu u mogućnosti da fiksiraju ugljik za formiranje svojih organskih spojeva. Mogu biti:

Bakterije koje oksidiraju željezo i mangan[uredi | uredi izvor]

U dubokom okeanu, bakterija oksidacije željeza crpe svoju energiju oksidacijom željeza (II) u željezo (III). Dodatni elektron dobiju iz ove reakcije snaži ćeliju, zamjenjujući ili povećavajući tradicijski fototrofizam kopnene fotosinteze.

  • U principu, bakterija oksidacije željeza može postojati samo u područjima s visokom koncentracijom željeza, kao što su nova ležišta lave ili područja hidrotermalnih aktivnosti (gdje postoji otpušteno Fe). Većina okeana je bez željeza, kako zbog oksidacijskog učinka otopljenog kisika u vodi i tendencije prokariota da iskoriste željezo.
  • Ležišta lave snabdijevaju bakterija željezom ravno iz Zemljinog plašta, ali samo novoformirane magmatske stijene imaju dovoljno visok nivo neoksidiranoh željeza. Osim toga, zbog potrebe kisika za takve reakcije, ove bakterije su mnogo češće u gornjim slojevima okeanua, gdje kisika ima u izobilju.
  • Ono što je još uvijek nepoznato je kako zapravo bakterije izvlače željezo iz stijene. Prihvaćeno je da postoji neki mehanizam koji izjeda kamen, možda putem specijaliziranih enzima ili jedinjenja koja na površinu donose više FeO. Dugo se raspravljalo o tome koliko je atmosferske stijene potiče od biotske komponente, a koliko se može pripisati abiotskoj komponenti.
  • Hidrotermalni otvor oslobađaju velike količine otopljenog željeza u duboki okean, omogućavajući bakterijama da prežive. Osim toga, visoki termalni gradijent oko oduška sistema znači da može koegzistirati širok spektar bakterija, svaka sa svojim specijaliziranim temperaturnim nišama.
  • Bez obzira na katalitski metod koji se koristi, hemoautotrofne bakterije pružaju značajan, ali često previđan izvor hrane za duboke morske ekosisteme – koji inače primaju ograničenu sunčevu svjetlost i organske hranjive tvari.

Mangan - oksidirajuće bakterije iskorištavaju magmatske stijene od lave u mnogome na isti način; od oksidacije Mn2+ u Mn4+. Mangan je u okeanskoj kori dna mnogo rjeđi nego željezo, ali je za bakterije mnogo lakše da ga izvuku iz magmatskih stakala. Osim toga, svaka oksidacija mangan daje otprilike dvostruko više energije nego oksidacija željeza zbog dva puta većeg broja elektrona. Joši dalje ostaje mnogo nepoznanica o bakterijama koje oksidiraju mangan jer nisu bile uzgajane i dokumentirane u dovoljnoj mjeri.

Dijagram određivanja načina ishrane[uredi | uredi izvor]

Dijagram za određivanje da li je vrsta autotrof, heterotrof ili neki njihov podtip

Primjeri hemoautotrofe konverzije[uredi | uredi izvor]

Vodik + kisik + ugljik-dioksid se hemosintezom pretvara u vodu i CH2O¹):

CO2 + 3H2 + O2 → CH23 + H2O

Sulfid + kisik + ugljendioksid hemosintezom se pretvara u sumpor, vodu i CH2O¹): CO2 + O2 + 4H2S → CH2O + 4S + 3H2O
  • Sulfat-reducirajuće bakterije, kao što su one iz roda Desulfovibrio:
Vodik + sumporna kiselina + kisik + ugljendioksid hemosinteza pretvra disulfif, vodu i CH2O¹):
CO2 + 6H2 + H2SO4 → CH2O + H2S + 5H2O

¹) Napomena: CH2O(ugljikohidrati) se koriste kao hrana za rast i gradnju organizma. U ovdje navedenim spojevima, CH2O je zapravo skraćenica za sve ugljikohidrate.

  • Hemoheterotrfni organizmi moraju organske blokove, koje sami ne mogu stvoriti, uzimati iz drugih izvora. Većina ovih organizama energiju dobijaju iz glukoze.
  • Primjeri hemoorganotrofnih organizama i hemoorganotrofne konverzije:
Mlijčnokiselinske bakterije
Mliječni šećer (laktoza) pretvaraju u mliječnu kiselinu:
C12H22O11 + H2O → 4C 3H 6O3
Šećer (glukoza) + kisik u ugljendioksidu + voda:
C6H12O6 + O2 → 6CO2 + 6H2O
2NO3 + 10 2 + H+ + 10{H} → N2 + 6H2O.
  • Bakterije roda Rhizobium pretvaraju azot iz vazduha u nitrate, otpuštenom ugljikohidrata kao organskih izvora energije.
N2 + 8H+ + 8 → 2NH3 + H2

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Hunter G. K. (2000): Vital Forces. The discovery of the molecular basis of life. Academic Press, London 2000, ISBN 0-12-361811-8.
  2. ^ http://dx.doi.org/10.1128/JB.187.16.5761-5766.2005 The Carbon-Concentrating Mechanism of the Hydrothermal Vent Chemolithoautotroph Thiomicrospira crunogena J Bacteriol. 2005 August; 187(16): 5761–5766]
  3. ^ Davis, Mackenzie Leo (2004). Principles of environmental engineering and science. 清华大学出版社. str. 133. ISBN 978-7-302-09724-2. 
  4. ^ Lengeler, Joseph W.; Drews, Gerhart; Schlegel, Hans Günter (1999). Biology of the Prokaryotes. Georg Thieme Verlag. str. 238. ISBN 978-3-13-108411-8. 
  5. ^ Dworkin, Martin (2006). The Prokaryotes: Ecophysiology and biochemistry (3rd iz.). Springer. str. 989. ISBN 978-0-387-25492-0. 
  6. ^ Bergey, David Hendricks; Holt, John G. (1994). Bergey's manual of determinative bacteriology (9th iz.). Lippincott Williams & Wilkins. str. 427. ISBN 978-0-683-00603-2.