KJEMOTROFER: KJENNETEGN OG TYPER - BIOLOGI - 2025

De kjemotrof eller kjemosyntetiske er en gruppe av organismer for å overleve reduserte uorganiske forbindelser som anvendes som et råmateriale, fra hvilken utvinne energi for senere bruk det i respiratorisk metabolisme.

Denne egenskapen som disse mikroorganismene har til å skaffe energi fra veldig enkle forbindelser for å generere komplekse forbindelser, er også kjent som kjemosyntese, og det er grunnen til at disse organismer noen ganger også kalles kjemosyntese.

Nitrobacter er en slekt av kjemotrofiske bakterier

Et annet viktig kjennetegn er at disse mikroorganismene skiller seg fra resten ved å vokse i strengt mineralmedia og uten lys, derfor kalles de noen ganger kjemolitotrofer.

kjennetegn

habitat

Varme kilder, habitat for kjemosyntetiske bakterier

Disse bakteriene lever der mindre enn 1% sollys trenger gjennom, det vil si at de trives i mørket, nesten alltid i nærvær av oksygen.

Imidlertid er det ideelle stedet for utvikling av kjemosyntetiske bakterier overgangslagene mellom aerobe og anaerobe forhold.

De vanligste stedene er: de dype sedimentene, omgivelsene til ubåtrelieffene eller i ubåthøydene som ligger i den midtre delen av verdenshavene, kjent som midthavsrygger.

Disse bakteriene er i stand til å overleve i miljøer med ekstreme forhold. På disse stedene kan det være hydrotermiske ventilasjonsåpninger som varmt vann strømmer fra eller til og med magmautstrømning.

Funksjon i miljøet

Disse mikroorganismer er essensielle i økosystemet, siden de transformerer de giftige kjemikaliene som stammer fra disse ventilasjonsåpningene til mat og energi.

Det er grunnen til at kjemosyntetiske organismer spiller en grunnleggende rolle i utvinningen av mineralmat og også redder energi som ellers ville gå tapt.

Det vil si at de fremmer vedlikeholdet av den trofiske kjeden eller næringskjeden.

Dette betyr at de fremmer overføring av ernæringsstoffer gjennom de forskjellige artene i et biologisk samfunn, der hver og en mater av det foregående og er mat for det neste, noe som hjelper til med å opprettholde et økosystem i balanse.

Disse bakteriene bidrar også til redning eller forbedring av noen økologiske miljøer forurenset av ulykker. For eksempel i oljevernområder, det vil si i disse tilfellene er disse bakteriene med på å behandle giftig avfall for å omdanne det til tryggere forbindelser.

Klassifisering

Kjemosyntetiske eller kjemotrofe organismer er klassifisert i kjemoautotrofer og kjemoterotrofer.

Chemoautotrophs

De bruker CO ₂ som en karbonkilde, blir assimilert gjennom Calvin-syklusen og omdannet til cellulære komponenter.

På den annen side, de får energi fra oksidasjon av reduserte enkle uorganiske forbindelser, for eksempel: ammoniakk (NH ₃ ), dihydrogenfosfat (H ₂ ), nitrogendioksid (NO ₂ ^- ), hydrogensulfid (H ₂ S), svovel (S), svoveltrioksid (S ₂ O ₃ ^- ) eller jernion (Fe ₂ ⁺ ).

Det vil si at ATP genereres ved oksidativ fosforylering under oksidasjonen av den uorganiske kilden. Derfor er de selvforsynt, de trenger ikke et annet levende vesen for å overleve.

Chemoheterotrophs

I motsetning til de tidligere, får disse energi gjennom oksidasjon av komplekse reduserte organiske molekyler, slik som glukose gjennom glykolyse, triglyserider gjennom beta-oksidasjon og aminosyrer gjennom oksidativ deaminering. På denne måten oppnår de ATP-molekyler.

På den annen side kan ikke kjemoheterotrofe organismer bruke CO ₂ som en karbonkilde, slik kjemoautotrofiske organismer kan.

Typer kjemotrofiske bakterier

Fargeløse svovelbakterier

Som navnet tilsier, er de bakterier som oksiderer svovel eller dets reduserte derivater.

Disse bakteriene er strengt aerobe og er ansvarlige for å transformere hydrogensulfidet som produseres i nedbrytning av organisk materiale, for å omdanne det til sulfat (SO ₄ ^-2 ), en forbindelse som til slutt vil bli brukt av planter.

Sulfat surgjør jorda til en pH på omtrent 2 på grunn av akkumulering av H ⁺ -protoner og svovelsyre dannes.

Denne egenskapen brukes av visse sektorer i økonomien, spesielt i landbruket, der de kan korrigere ekstremt alkalisk jordsmonn.

Dette gjøres ved å introdusere pulverisert svovel i jorden, slik at de spesialiserte bakteriene som er til stede (sulfobakterier) oksiderer svovelen og dermed balanserer jordens pH til verdier som er egnet for jordbruk.

Alle svoveloksiderende kjemolytrofiske arter er gramnegative og tilhører phylum Proteobacteria. Et eksempel på en bakterie som oksiderer svovel er Acidithiobacillus thiooxidans.

Noen bakterier kan akkumulere uoppløselig elementært svovel (S ⁰ ) i form av granulater inne i cellen, som skal brukes når eksterne svovelkilder er uttømt.

Nitrogenbakterier

I dette tilfellet oksiderer bakteriene reduserte nitrogenforbindelser. Det er to typer, nitrosifiserende bakterier og nitrifiserende bakterier.

De førstnevnte er i stand til å oksidere ammoniakk (NH3), som genereres fra nedbrytning av organisk materiale for å omdanne det til nitritter (NO ₂ ), og sistnevnte transformerer nitritter til nitrater (NO ₃ ^- ), forbindelser som kan brukes av planter. .

Som eksempler på nitrosifiserende bakterier er slekten Nitrosomonas, og som nitrifiserende bakterier er slekten Nitrobacter.

Jernbakterier

Disse bakteriene er acidofile, det vil si at de krever en sur pH for å overleve, siden jernholdige forbindelser oksiderer ved nøytral eller alkalisk pH spontant uten behov for tilstedeværelse av disse bakteriene.

For at disse bakteriene skal kunne oksidere jernholdige forbindelser (Fe ²⁺ ) til jern (Fe ³⁺ ), må pH-verdien til mediet nødvendigvis være sur.

Det skal bemerkes at jernbakterier bruker mesteparten av ATP produsert i revers elektrontransportreaksjoner for å oppnå den nødvendige reduksjonseffekten i fiksering av CO ₂ .

Derfor må disse bakteriene oksidere store mengder Fe ^{+2 for} å kunne utvikle seg, fordi det frigjøres lite energi fra oksidasjonsprosessen.

Eksempel: bakterien Acidithiobacillus ferrooxidans transformerer jernkarbonatet som er tilstede i surt vann som strømmer gjennom kullgruvene til jernoksyd.

Alle jernoksiderende kjemolytrofiske arter er gramnegative og tilhører phylum Proteobacteria.

På den annen side er alle arter som oksiderer jern også i stand til å oksidere svovel, men ikke omvendt.

Hydrogenbakterier

Disse bakteriene bruker molekylært hydrogen som energikilde for å produsere organisk materiale og bruker CO ₂ som en karbonkilde. Disse bakteriene er fakultative kjemoautotrofer.

De finnes hovedsakelig i vulkaner. Nikkel er viktig i sitt habitat, siden alle hydrogenaser inneholder denne forbindelsen som en metallisk kofaktor. Disse bakteriene mangler en indre membran.

I metabolismen blir hydrogen inkorporert i en hydrogenase i plasmamembranen, og translaterer protoner til utsiden.

På denne måten overføres det eksterne hydrogenet til det indre som fungerer som en intern hydrogenase, og konverterer NAD ⁺ til NADH, som sammen med karbondioksid og ATP går til Calvin-syklusen.

Hydrogenomonas-bakterier er også i stand til å bruke et antall organiske forbindelser som energikilder.

referanser

1. Prescott, Harley og Klein Microbiology 7. utg. McGraw-Hill Interamericana 2007, Madrid.
2. Wikipedia Bidragsytere, «Chemiotroph,» Wikipedia, The Free Encyclopedia, en.wikipedia.org
3. Geo F. Brooks, Karen C. Carroll, Janet S. Butel, Stephen A. Morse, Timothy A. Mietzner. (2014). Medisinsk mikrobiologi, 26e. McGRAW-HILL Interamericana de Editores, SA de CV
4. González M, González N. Manual of Medical Microbiology. 2. utgave, Venezuela: Direktoratet for medier og publikasjoner ved University of Carabobo; 2011.
5. Jimeno, A. & Ballesteros, M. 2009. Biology 2. Santillana Promoter Group. ISBN 974-84-7918-349-3