ХЕМОТРОФЫ: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ВИДЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

В хемотрофах или хемосинтетические представляют собой группу организмов , чтобы выжить уменьшенные неорганические соединения , используемые в качестве в сырье, из которого получает энергию для последующего использования его в газообмене.

Это свойство этих микроорганизмов получать энергию из очень простых соединений для образования сложных соединений также известно как хемосинтез, поэтому эти организмы иногда также называют хемосинтетиками.

Nitrobacter - это род хемотрофных бактерий.

Еще одна важная особенность - эти микроорганизмы отличаются от остальных тем, что они растут в строго минеральных средах и без света, поэтому их иногда называют хемолитотрофами.

характеристики

Естественная среда

Горячие источники, среда обитания хемосинтезирующих бактерий

Эти бактерии живут там, где проникает менее 1% солнечного света, то есть они процветают в темноте, почти всегда в присутствии кислорода.

Однако идеальным местом для развития хемосинтетических бактерий являются переходные слои между аэробными и анаэробными условиями.

Чаще всего встречаются: глубокие отложения, окрестности подводных рельефов или подводные возвышенности, расположенные в средней части океанов, известные как срединно-океанические хребты.

Эти бактерии способны выжить в экстремальных условиях. На этих участках могут быть гидротермальные источники, из которых вытекает горячая вода или даже истечение магмы.

Функция в окружающей среде

Эти микроорганизмы необходимы для экосистемы, поскольку они превращают токсичные химические вещества, выходящие из этих отверстий, в пищу и энергию.

Вот почему хемосинтезирующие организмы играют фундаментальную роль в восстановлении минеральной пищи, а также спасают энергию, которая в противном случае была бы потеряна.

То есть они способствуют поддержанию трофической цепи или пищевой цепи.

Это означает, что они способствуют передаче питательных веществ через различные виды биологического сообщества, в котором каждый питается предыдущим и является пищей для следующего, что помогает поддерживать баланс экосистемы.

Эти бактерии также способствуют спасению или улучшению некоторых экологических сред, загрязненных в результате аварий. Например, в зонах разлива нефти, то есть в этих случаях эти бактерии помогают обрабатывать токсичные отходы, превращая их в более безопасные соединения.

классификация

Хемосинтетические или хемотрофные организмы подразделяются на хемоавтотрофов и хемогетеротрофов.

Хемоавтотрофы

Они используют CO ₂ в качестве источника углерода, который ассимилируется через цикл Кальвина и превращается в клеточные компоненты.

С другой стороны, они получают энергию от окисления восстановленных простых неорганических соединений, таких как: аммиак (NH ₃ ), дигидроген (H ₂ ), диоксид азота (NO ₂ ^- ), сероводород (H ₂ S), сера (S), триоксид серы (S ₂ O ₃ ^- ) или ион железа (Fe ₂ ⁺ ).

То есть АТФ образуется в результате окислительного фосфорилирования во время окисления неорганического источника. Следовательно, они самодостаточны, им не нужно другое живое существо, чтобы выжить.

Chemoheterotrophs

В отличие от предыдущих, они получают энергию за счет окисления сложных восстановленных органических молекул, таких как глюкоза через гликолиз, триглицериды через бета-окисление и аминокислоты за счет окислительного дезаминирования. Таким образом они получают молекулы АТФ.

С другой стороны, хемогетеротрофные организмы не могут использовать CO ₂ в качестве источника углерода, как это делают химиоавтотрофные организмы.

Типы хемотрофных бактерий

Бесцветные серные бактерии

Как следует из названия, это бактерии, которые окисляют серу или ее восстановленные производные.

Эти бактерии строго аэробны и отвечают за преобразование сероводорода, образующегося при разложении органических веществ, в сульфат (SO ₄ ^-2 ), соединение, которое в конечном итоге будет использоваться растениями.

Сульфат подкисляет почву до pH около 2 за счет накопления протонов H ⁺ и образуется серная кислота.

Эта характеристика используется некоторыми секторами экономики, особенно в сельском хозяйстве, где они могут исправить чрезвычайно щелочные почвы.

Это делается путем внесения порошковой серы в почву, чтобы присутствующие специализированные бактерии (сульфобактерии) окисляли серу и, таким образом, уравновешивали pH почвы до значений, подходящих для сельского хозяйства.

Все хемолитрофные виды, окисляющие серу, являются грамотрицательными и принадлежат к типу Proteobacteria. Примером бактерии, окисляющей серу, является Acidithiobacillus thiooxidans.

Некоторые бактерии могут накапливать нерастворимую элементарную серу (S ⁰ ) в форме гранул внутри клетки, чтобы использовать их при истощении внешних источников серы.

Азотные бактерии

В этом случае бактерии окисляют восстановленные соединения азота. Есть два типа: нитрозирующие бактерии и нитрифицирующие бактерии.

Первые способны окислять аммиак (NH3), который образуется при разложении органических веществ, превращая его в нитриты (NO ₂ ), а вторые превращают нитриты в нитраты (NO ₃ ^- ), соединения, которые могут использоваться растениями. .

Примером нитрозифицирующих бактерий является род Nitrosomonas, а в качестве нитрифицирующих бактерий - род Nitrobacter.

Железные бактерии

Эти бактерии являются ацидофильными, то есть им для выживания требуется кислый pH, поскольку при нейтральном или щелочном pH соединения двухвалентного железа окисляются спонтанно, без необходимости присутствия этих бактерий.

Следовательно, чтобы эти бактерии могли окислять соединения двухвалентного железа (Fe ²⁺ ) до трехвалентного железа (Fe ³⁺ ), pH среды обязательно должен быть кислым.

Следует отметить, что железобактерии расходуют большую часть АТФ, образующегося в реакциях обратного транспорта электронов, для получения необходимой восстанавливающей способности при связывании CO ₂ .

Вот почему эти бактерии должны окислять большое количество Fe ^+2, чтобы иметь возможность развиваться, потому что в процессе окисления выделяется мало энергии.

Пример: бактерия Acidithiobacillus ferrooxidans превращает карбонат железа, присутствующий в кислой воде, протекающей через угольные шахты, в оксид железа.

Все хемолитрофные виды, окисляющие железо, являются грамотрицательными и относятся к типу Proteobacteria.

С другой стороны, все вещества, окисляющие железо, также способны окислять серу, но не наоборот.

Водородные бактерии

Эти бактерии используют молекулярный водород в качестве источника энергии для производства органических веществ и используют CO ₂ в качестве источника углерода. Эти бактерии являются факультативными хемоавтотрофами.

В основном они встречаются в вулканах. Никель необходим в среде его обитания, поскольку все гидрогеназы содержат это соединение в качестве металлического кофактора. У этих бактерий отсутствует внутренняя мембрана.

В своем метаболизме водород включается в гидрогеназу плазматической мембраны, перемещая протоны наружу.

Таким образом, внешний водород переходит внутрь, действуя как внутренняя гидрогеназа, превращая НАД ⁺ в НАДН, который вместе с диоксидом углерода и АТФ переходят в цикл Кальвина.

Бактерии Hydrogenomonas также способны использовать ряд органических соединений в качестве источников энергии.

Ссылки

1. Прескотт, Харли и Кляйн микробиологии 7-е изд. McGraw-Hill Interamericana 2007, Мадрид.
2. Авторы Википедии, «Хемиотроф», Википедия, Бесплатная энциклопедия, en.wikipedia.org
3. Джо Ф. Брукс, Карен К. Кэрролл, Джанет С. Бутель, Стивен А. Морс, Тимоти А. Мицнер. (2014). Медицинская микробиология, 26д. McGRAW-HILL Interamericana de Editores, SA de CV
4. Гонсалес М., Гонсалес Н. Руководство по медицинской микробиологии. 2-е издание, Венесуэла: Управление СМИ и публикаций Университета Карабобо; 2011.
5. Химено, А. и Баллестерос, М. 2009. Биология 2. Santillana Promoter Group. ISBN 974-84-7918-349-3