Хемотроф – это организм, который получает энергию путем окисления доноров электронов в окружающей среде. [1] Эти молекулы могут быть органическими ( хемоорганотрофы ) или неорганическими ( хемолитотрофы ). Обозначение хемотрофов отличается от фототрофов , которые используют фотоны. Хемотрофы могут быть автотрофными и гетеротрофными . Хемотрофов можно найти в районах, где доноры электронов присутствуют в высокой концентрации, например, вокруг гидротермальных источников .
Хемоавтотрофы , помимо получения энергии в результате химических реакций , синтезируют все необходимые органические соединения из углекислого газа . Хемоавтотрофы могут использовать неорганические источники энергии, такие как сероводород , элементарная сера , двухвалентное железо , молекулярный водород и аммиак , или органические источники для производства энергии. Большинство хемоавтотрофов представляют собой экстремофилы , бактерии или археи , которые живут во враждебной среде (например, в глубоководных морских жерлах ) и являются основными продуцентами в таких экосистемах . Хемоавтотрофы обычно делятся на несколько групп: метаногены , окислители и восстановители серы , нитрификаторы , анаммокс- бактерии и термоацидофилы . Примером одного из таких прокариот может быть Sulfolobus . Хемолитотрофный рост может быть очень быстрым, как у Hydrogenovibrio crunogenus, время удвоения которого составляет около одного часа. [2] [3]
Термин « хемосинтез », введенный в 1897 году Вильгельмом Пфеффером , первоначально определялся как производство энергии путем окисления неорганических веществ в сочетании с автотрофией — то, что сегодня назвали бы хемолитоавтотрофией. Позже в этот термин войдут и хемоорганоавтотрофия, то есть его можно рассматривать как синоним хемоавтотрофии. [4] [5]
Хемогетеротрофы (или хемотрофные гетеротрофы) не способны связывать углерод с образованием собственных органических соединений. Хемогетеротрофы могут быть хемолитогетеротрофами, использующими неорганические источники электронов, такие как сера, или, что гораздо чаще, хемоорганогетеротрофами, использующими органические источники электронов, такие как углеводы , липиды и белки . [6] [7] [8] [9] Большинство животных и грибов являются примерами хемогетеротрофов, как и галофилы .
Железоокисляющие бактерии — хемотрофные бактерии , которые получают энергию за счет окисления растворенного двухвалентного железа . Известно, что они растут и размножаются в водах, содержащих железо в концентрации всего 0,1 мг/л. Однако для проведения окисления необходимо по меньшей мере 0,3 ppm растворенного кислорода . [10]
Железо играет множество ролей в биологии, не связанных с окислительно-восстановительными реакциями; примеры включают белки железо-сера , гемоглобин и координационные комплексы . Железо имеет широкое распространение по всему миру и считается одним из наиболее распространенных в земной коре, почве и отложениях. [11] Железо является микроэлементом в морской среде . [11] Его роль донора электронов для некоторых хемолитотрофов , вероятно, очень древняя. [12]
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: others (link)1. Катрина Эдвардс. Микробиология отстойника и подстилающего его молодого, холодного, гидрологически активного склона хребта . Океанографический институт Вудс-Хоул.
2. Пути сопряженного фотохимического и ферментативного окисления Mn(II) планктонной розеобактероподобной бактерии Коллин М. Гензель и Крис А. Фрэнсис*, Департамент геологии и наук об окружающей среде, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, 94305-2115 Поступило 28 сентября 2005 г./ Принято 17 февраля 2006 г.