Elsődleges táplálkozási csoportok - Primary nutritional groups
Az elsődleges táplálkozási csoportok az élőlények , a növekedés és a szaporodáshoz szükséges szervezetek csoportjai, amelyek a táplálkozási mód szerint vannak felosztva az energia- és szénforrások szerint. Az energiaforrások lehetnek könnyű vagy kémiai vegyületek; a szénforrások lehetnek szerves vagy szervetlen eredetűek.
Az aerob légzés , anaerob légzés és fermentáció ( szubsztrát szintű foszforiláció ) kifejezések nem az elsődleges táplálkozási csoportokra vonatkoznak, hanem egyszerűen tükrözik a lehetséges elektronakceptorok eltérő használatát bizonyos szervezetekben, például az O 2-t az aerob légzésben vagy a nitrátot (NO 3 - ), szulfát (SO 4 2− ) vagy fumarát anaerob légzésben, vagy különféle metabolikus köztitermékek az erjedésben.
Elsődleges energiaforrások
A fototrófok elnyelik a fényt a fotoreceptorokban, és kémiai energiává alakítják át.
A kemotrófok a kötés energiáját szabadítják fela kémiai vegyületekből .
A felszabaduló energiát potenciális energiaként tárolja az ATP , a szénhidrát vagy a fehérje . Végül az energiát olyan életfolyamatokra használják fel, mint a mozgás, a növekedés és a szaporodás.
A növények és egyes baktériumok a fény rendelkezésre állásától függően váltakozhatnak a fototrófia és a kemotrófia között.
A redukáló ekvivalensek elsődleges forrásai
Az organotrófok szerves vegyületeket használnak elektron/hidrogén donorként .
A litotrófok szervetlen vegyületeket használnak elektron/hidrogén donorként.
A redukáló ekvivalensekből (elektrondonorokból) származó elektronokra vagy hidrogénatomokra mind a fototrófok, mind a kemotrófok szükségesek a redukciós-oxidációs reakciók során , amelyek energiát adnak át az ATP-szintézis (heterotrófokban) vagy a bioszintézis (autotrófokban) anabolikus folyamataiban . Az elektron- vagy hidrogén -donorokat felveszik a környezetből.
Az organotróf szervezetek gyakran heterotrófak is, szerves vegyületeket használnak mind az elektronok, mind a szén forrásaként. Hasonlóképpen, lithotrophic organizmusok gyakran is autotróf, felhasználásával szervetlen forrásokból elektronok és a CO 2 , mint azok szervetlen szénforrásként.
Egyes litotróf baktériumok különféle elektronforrásokat használhatnak fel, a lehetséges donorok rendelkezésre állásától függően.
Az aerob vagy anaerob légzés és fermentáció katabolikus folyamataihoz szükséges elektron -akceptorként használt szerves vagy szervetlen anyagokat (pl. Oxigén) itt nem vesszük figyelembe.
Például a növények litotrófok, mert vizet használnak elektrondonorként a bioszintézishez. Az állatok organotrófok, mert szerves vegyületeket használnak elektrondonorként az ATP szintéziséhez (a növények is ezt teszik, de ezt nem veszik figyelembe). Mindketten oxigént használnak a légzésben elektronakceptorként és fő energiaforrásként, de ezt a karaktert nem használják litotrófként történő meghatározásra.
Elsődleges szénforrások
A heterotrófok a szerves vegyületeket metabolizálják , hogy a növekedéshez és a fejlődéshez szénhez jussanak .
Autotróf használni a szén-dioxid (CO 2 ), mint a szénforrást.
Energia és szén
Energiaforrás | Könnyű | fénykép- | -trófea | ||
Molekulák | kemo- | ||||
Elektron donor | Szerves vegyületek | organo- | |||
Szervetlen vegyületek | litho- | ||||
Szénforrás | Szerves vegyületek | hetero- | |||
Szén-dioxid | auto- |
A kemoorganoheterotróf szervezet az, amelyhez szerves szubsztrátokra van szükség ahhoz, hogy szén -dioxidot nyerjen a növekedéshez és fejlődéshez, és energiáját egy szerves vegyület bomlásából, gyakran oxidációjából nyeri . Ez a szervezetcsoport tovább osztható aszerint, hogy milyen szerves szubsztrátumot és vegyületet használnak. Lebontó példák chemoorganoheterotrophs amelyek szén előállítására és elektronok vagy hidrogén a holt szerves anyag. A növényevők és a húsevők olyan élőlények példái, amelyek élő szerves anyagból nyernek szenet és elektronokat vagy hidrogént.
A kemoorganotrófok olyan élőlények, amelyek a szerves vegyületekben vagy az O 2 -ben található kémiai kötéseket használják energiaforrásként, és elektronokat vagy hidrogént nyernek a szerves vegyületekből, beleértve a cukrokat (azaz a glükózt ), a zsírokat és a fehérjéket. A kemoheterotrófok ezekből a szerves vegyületekből is megkapják a sejtműködéshez szükséges szénatomot.
Minden állat kemoheterotróf (vagyis oxidálja a vegyi anyagokat energia- és szénforrásként), akárcsak a gombák , a protozoonok és néhány baktérium . A fontos különbség e csoport között az, hogy a kemoorganotrófok csak szerves vegyületeket oxidálnak, míg a kemolitotrófok helyett szervetlen vegyületek oxidációját használják energiaforrásként.
Elsődleges anyagcsere táblázat
Az alábbi táblázat minden táplálkozási csoportra vonatkozóan ad néhány példát:
energia forrás |
Elektron/ H-atom donor |
Szénforrás | Név | Példák |
---|---|---|---|---|
Sun Light Fotó- |
Szerves -szerves |
Szerves -heterotróf |
Fotó organo heterotróf | Néhány baktérium: Rhodobacter , Heliobacterium , néhány zöld, nem kénes baktérium |
Szén -dioxid -autotróf |
Fénykép organo autotroph | |||
Szervetlen -litho- * |
Szerves -heterotróf |
Fotó litho heterotróf | Lila, nem kénes baktériumok | |
Szén -dioxid -autotróf |
Fotó litho autotroph | Néhány baktérium ( cianobaktérium ), néhány eukarióta ( eukarióta alga , szárazföldi növények ). Fotoszintézis . | ||
Törési Kémiai vegyületek kemo- |
Szerves -szerves |
Szerves -heterotróf |
Kémiai szerves heterotróf | Ragadozó , parazita és szaprofita prokarióták. Néhány eukarióta (heterotróf protisták , gombák , állatok ) |
Szén -dioxid -autotróf |
Chemo organo autotróf | Néhány archaea ( anaerob metanotróf archaea ). Kemoszintézis , szintetikusan autotróf Escherichia coli baktériumok és Pichia pastoris élesztő. | ||
Szervetlen -litho- * |
Szerves -heterotróf |
Kemo litho heterotroph | Néhány baktérium ( Oceanithermus profundus ) | |
Szén -dioxid -autotróf |
Chemo litho autotróf | Néhány baktérium ( Nitrobacter ), néhány archaea ( Methanobacteria ). Kemoszintézis . |
- Egyes szerzők a -hidrogént használják, ha a forrás víz.
A közös utolsó rész -trófea az ókori görög τροφή trophḗ "táplálkozás" -ból származik .
Mixotrófok
Néhány, általában egysejtű organizmus válthat a különböző anyagcsere -módok között, például fotoautotrófia, fotoheterotrófia és kemoheterotrófia között Chroococcales -ben. Az ilyen mixotróf szervezetek uralhatják élőhelyüket , mivel képesek több erőforrást használni, mint a fotoautotróf vagy organoheterotróf szervezetek.
Példák
A természetben mindenféle kombináció előfordulhat, de egyesek gyakoribbak, mint mások. Például a legtöbb növények photolithoautotrophic , mivel az általuk használt fényt, mint energiaforrás, a víz mint elektrondonort, és a CO 2 szénforrásként. Minden állat és gomba kemoorganoheterotróf , mivel kémiai energiaforrásokat (szerves anyagok és O 2 ) és szerves molekulákat használnak elektron-/hidrogén -donorként és szénforrásként. Néhány eukarióta mikroorganizmus azonban nem korlátozódik egyetlen táplálkozási módra. Például néhány alga fotoautotróf módon él a fényben, de sötétben áttér a kemoorganoheterotrófiára. Még a magasabb rendű növények is megőrizték azon képességüket, hogy éjjel heterotróf módon lélegezzenek a keményítőn, amelyet nappal fototróf módon szintetizáltak.
A prokarióták a táplálkozási kategóriák nagy változatosságát mutatják . Például, cianobaktériumok és sok lila kén baktériumok lehet photolithoautotrophic , fény felhasználásával az energia, H 2 O, vagy szulfid elektron / hidrogén donorok, és a CO 2 , mint szénforrást, míg a zöld nem-kén baktériumok lehetnek photoorganoheterotrophic , szerves molekulák, mint mind az elektron/hidrogén donorok, mind a szénforrások. Sok baktérium kemoorganoheterotróf , szerves molekulákat használ energia, elektron/hidrogén és szénforrásként. Egyes baktériumok csak egy táplálkozási csoportra korlátozódnak, míg mások fakultatívak, és a rendelkezésre álló tápanyagforrásoktól függően váltanak egyik módról a másikra. Kén-oxidáló , vas , és anammox baktérium, valamint metanogének vannak chemolithoautotrophs , szervetlen energia, elektron, és a szén-dioxid-források. A kemolithoheterotrófok ritkák, mivel a heterotrófia magában foglalja a szerves szubsztrátok elérhetőségét, amelyek egyszerű elektronforrásként is szolgálhatnak, és szükségtelenné teszik a litotrófiát. A fotoorganoautotrófok ritkák, mivel szerves elektron-/hidrogénforrásuk könnyű szénforrást biztosít, ami heterotrófiát eredményez.
A szintetikus biológiai erőfeszítések lehetővé tették két modell mikroorganizmus trofikus módjának átalakítását a heterotrófiából a kemoorganoautotrófiává:
- Escherichia coli -t genetikailag , majd kialakult a laboratóriumban , hogy használja a CO 2 , mint egyedüli szénforrással, míg az egy-szén molekula formiát , mint a forrás az elektronok.
- A metilotróf Pichia pastoris élesztőben genetikailag használni a CO 2 szénforrásként helyett metanolt , míg az utóbbi maradt a forrása elektronok a sejtek.