stringtranslate.com

Хемотроф

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 .

Хемоавтотроф

Черный курильщик в Атлантическом океане , источник энергии и питательных веществ для хемотрофов.

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]

Хемогетеротроф

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 и марганец

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]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Чанг, Кеннет (12 сентября 2016 г.). «Видения жизни на Марсе в глубинах Земли». The New York Times . Получено 12 сентября 2016 г.
  2. ^ Добрински, КП (2005). «Механизм концентрации углерода гидротермального источника хемолитоавтотрофа Thiomicrospira crunogena». Журнал бактериологии . 187 (16): 5761–5766. doi :10.1128/JB.187.16.5761-5766.2005. PMC 1196061. PMID  16077123 . 
  3. ^ Rich Boden, Kathleen M. Scott, J. Williams, S. Russel, K. Antonen, Alexander W. Rae, Lee P. Hutt (июнь 2017 г.). «Оценка Thiomicrospira, Hydrogenovibrio и Thioalkalimicrobium: переклассификация четырех видов Thiomicrospira в каждый Thiomicrorhabdus gen. nov. и Hydrogenovibrio, и переклассификация всех четырех видов Thioalkalimicrobium в Thiomicrospira». Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 67 (5): 1140–1151. doi : 10.1099/ijsem.0.001855 . hdl : 10026.1/8374 . PMID  28581925.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  4. ^ Келли, Д. П.; Вуд, А. П. (2006). «Хемолитотрофные прокариоты». Прокариоты . Нью-Йорк: Springer. С. 441–456. doi :10.1007/0-387-30742-7_15. ISBN 978-0-387-25492-0.
  5. ^ Шлегель, Х. Г. (1975). "Механизмы хемоавтотрофии" (PDF) . В Кинне, О. (ред.). Экология моря . Том 2, часть I. стр. 9–60. ISBN 0-471-48004-5.
  6. ^ Дэвис, Маккензи Лео; и др. (2004). Принципы экологической инженерии и науки. 清华大学出 фото. п. 133. ИСБН 978-7-302-09724-2.
  7. ^ Ленгелер, Джозеф В.; Дрюс, Герхарт; Шлегель, Ганс Гюнтер (1999). Биология прокариотов. Георг Тиме Верлаг. п. 238. ИСБН 978-3-13-108411-8.
  8. ^ Дворкин, Мартин (2006). Прокариоты: экофизиология и биохимия (3-е изд.). Springer. стр. 989. ISBN 978-0-387-25492-0.
  9. ^ Берджи, Дэвид Хендрикс; Холт, Джон Г. (1994). Руководство Берджи по детерминантной бактериологии (9-е изд.). Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. стр. 427. ISBN 978-0-683-00603-2.
  10. ^ Banci, L., ред. (2013). Металломика и ячейка. Дордрехт: Springer. ISBN 978-94-007-5561-1. OCLC  841263185.
  11. ^ ab Madigan, Michael T.; Martinko, John M.; Stahl, David A.; Clark, David P. (2012). Brock biology of Microsonics (13-е изд.). Бостон: Benjamim Cummings. стр. 1155. ISBN 978-0-321-64963-8.
  12. ^ Бруслинд, Линда (2019-08-01). «Хемолитотрофия и азотистый метаболизм». Общая микробиология.

Ссылки

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.