Фототрофы (от древнегреческого φῶς , φωτός ( phôs, phōtós ) «свет» и τροφή ( trophḗ ) «питание») — это организмы , которые осуществляют захват фотонов для производства сложных органических соединений (например, углеводов) и получения энергии. Они используют энергию света для осуществления различных клеточных метаболических процессов. Распространено заблуждение , что фототрофы обязательно фотосинтезируют . Многие, но не все, фототрофы часто фотосинтезируют: они анаболически преобразуют углекислый газ в органический материал для структурного, функционального использования или в качестве источника для последующих катаболических процессов (например, в форме крахмалов, сахаров и жиров). Все фототрофы используют либо цепи переноса электронов , либо прямую протонную перекачку для создания электрохимического градиента, который используется АТФ-синтазой для обеспечения молекулярной энергетической валюты для клетки. Фототрофы могут быть как автотрофами , так и гетеротрофами . Если их донорами электронов и водорода являются неорганические соединения (например, Na
2С
2О
3, как в некоторых пурпурных серных бактериях , или H
2S , как в некоторых зеленых серных бактериях ) их также можно назвать литотрофами , и поэтому некоторые фотоавтотрофы также называются фотолитоавтотрофами. Примерами фототрофных организмов являются Rhodobacter capsulatus , Chromatium и Chlorobium .
Первоначально этот термин использовался в другом значении, а свое нынешнее определение он получил после Львова и его коллег (1946). [1] [2]
Большинство хорошо известных фототрофов являются автотрофными , также известными как фотоавтотрофы , и могут фиксировать углерод . Их можно противопоставить хемотрофам , которые получают энергию путем окисления доноров электронов в окружающей среде. Фотоавтотрофы способны синтезировать собственную пищу из неорганических веществ, используя свет в качестве источника энергии. Зеленые растения и фотосинтезирующие бактерии являются фотоавтотрофами. Фотоавтотрофные организмы иногда называют голофитными . [3]
Оксигенные фотосинтезирующие организмы используют хлорофилл для улавливания световой энергии и окисляют воду, «расщепляя» ее на молекулярный кислород.
В экологическом контексте фототрофы часто являются источником пищи для соседствующей гетеротрофной жизни. В наземной среде преобладающим разнообразием являются растения , в то время как водная среда включает ряд фототрофных организмов, таких как водоросли (например, ламинария ), другие простейшие (например, эвглена ), фитопланктон и бактерии (например, цианобактерии ).
Цианобактерии, которые являются прокариотическими организмами, осуществляющими оксигенный фотосинтез, населяют многие среды, включая пресную воду, моря, почву и лишайники . Цианобактерии осуществляют фотосинтез, подобный растительному, поскольку органелла растений, осуществляющая фотосинтез, получена из [4] эндосимбиотической цианобактерии. [5] Эта бактерия может использовать воду в качестве источника электронов для проведения реакций восстановления CO2 .
Фотолитоавтотроф — это автотрофный организм, использующий световую энергию и неорганический донор электронов (например, H2O , H2 , H2S ) , а также CO2 в качестве источника углерода .
В отличие от фотоавтотрофов, фотогетеротрофы — это организмы, которые зависят исключительно от света для получения энергии и в основном от органических соединений для получения углерода. Фотогетеротрофы производят АТФ посредством фотофосфорилирования , но используют полученные из окружающей среды органические соединения для построения структур и других биомолекул. [6]
Большинство фототрофов используют хлорофилл или родственный ему бактериохлорофилл для захвата света и известны как хлорофототрофы . Другие, однако, используют ретиналь и являются ретиналофототрофами . [7]
