Хемотроф — это организм, который получает энергию путем окисления доноров электронов в своей среде. [1] Эти молекулы могут быть органическими ( хемоорганотрофы ) или неорганическими ( хемолитотрофы ). Обозначение хемотрофа отличается от обозначения фототрофов , которые используют фотоны. Хемотрофы могут быть как автотрофными , так и гетеротрофными . Хемотрофы могут быть обнаружены в областях, где доноры электронов присутствуют в высокой концентрации, например, вокруг гидротермальных источников .
Хемоавтотрофы — это автотрофные организмы, которые могут полагаться на хемосинтез , то есть получать биологическую энергию из химических реакций неорганических субстратов окружающей среды и синтезировать все необходимые органические соединения из углекислого газа . Хемоавтотрофы могут использовать неорганические источники энергии, такие как сероводород , элементарную серу , двухвалентное железо , молекулярный водород и аммиак или органические источники для производства энергии. Большинство хемоавтотрофов — это прокариотические экстремофилы , бактерии или археи , которые живут в иных агрессивных средах (например, в глубоководных морских жерлах ) и являются основными производителями в таких экосистемах . Хемоавтотрофы обычно делятся на несколько групп: метаногены , окислители и восстановители серы , нитрификаторы , анаммокс- бактерии и термоацидофилы . Примером одного из этих прокариотов может быть Sulfolobus . Хемолитотрофный рост может быть чрезвычайно быстрым, как, например, у Hydrogenovibrio crunogenus, время удвоения составляет около одного часа. [2] [3]
Термин «хемосинтез», введенный в 1897 году Вильгельмом Пфеффером , изначально определялся как производство энергии путем окисления неорганических веществ в сочетании с автотрофией — то, что сегодня называется хемолитоавтотрофией . Позже этот термин стал включать также хемоорганоавтотрофию , то есть его можно рассматривать как синоним хемоавтотрофии. [4] [5]
Хемогетеротрофы (или хемотрофные гетеротрофы) не способны фиксировать углерод для формирования 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 .
Бактерии, окисляющие железо, являются хемотрофными бактериями , которые получают энергию путем окисления растворенного двухвалентного железа . Известно, что они растут и размножаются в водах, содержащих концентрацию железа всего 0,1 мг/л. Однако для осуществления окисления необходимо не менее 0,3 ppm растворенного кислорода . [10]
Железо имеет много существующих ролей в биологии, не связанных с окислительно-восстановительными реакциями; примеры включают железо-серные белки , гемоглобин и координационные комплексы . Железо широко распространено по всему миру и считается одним из самых распространенных в земной коре, почве и отложениях. [11] Железо является микроэлементом в морской среде . [11] Его роль как донора электронов для некоторых хемолитотрофов , вероятно, очень древняя. [12]
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )1. Катрина Эдвардс. Микробиология осадочного пруда и подстилающего молодого, холодного, гидрологически активного склона хребта . Океанографический институт Вудс-Хоул.
2. Сопряженные фотохимические и ферментативные пути окисления Mn(II) планктонной бактерии, подобной розеобактерам Колин М. Хансел и Крис А. Фрэнсис* Кафедра геологических и экологических наук, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния 94305-2115 Получено 28 сентября 2005 г./ Принято 17 февраля 2006 г.