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. ^ «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. Июнь 2017 г. doi : 10.1099/ijsem.0.001855 . hdl : 10026.1/8374 . PMID  28581925. {{cite journal}}: Неизвестный параметр |authors=проигнорирован ( помощь )
  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. ^ Банки, Л., изд. (2013). Металломика и электролизер. Дордрехт: Спрингер. ISBN 978-94-007-5561-1. OCLC  841263185.
  11. ^ ab Madigan, Michael T.; Martinko, John M.; Stahl, David A.; Clark, David P. (2012). Биология микроорганизмов Брока (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 его 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.