Mikrobiell vekst

Leve, reprodusere, dø
Biologi
Ikon bioDNA.svg
Livet som vi kjenner det
  • Genetikk
  • Utvikling
  • Grunnleggende enhet av liv: Cellen
  • Zoologi
  • Botanikk
Del og multipliser
Greatest Great Apes
Syklusen mellom autotrofer og heterotrofer.

Det er flere typer mikrobiell vekst .

Innhold

Autotrophs

Autotrophs er organismer som er i stand til å skaffe allekarbonkreves av karbondioksid (COto), den viktigste brukbare uorganiske karbonformenJord. Autotrofer kan få energien sin enten fralys( fototrofer ) eller fra kjemiske reaksjoner ( kjemotrofer ); sistnevnte er nesten alltid litotrofer .

De mest kjente autotrofer eroksygen-utgivende fotosyntetiser:planter, alger ogcyanobakterier, men mange andreprokaryoterer også autotrofe, og er ikke bare fototrofe som planter, men også kjemotrofiske.

Det er en rekke karbonfikseringsmetoder som brukes for å oppnå karbondioksid; noen vanlige er:

  • Calvin-Benson syklus (cyanobakterier /kloroplaster), lilla fotosyntetiskbakterie(proteobakterier), etc.
  • reduktiv Krebs-syklus (Klorobium, etc.)
  • reduktiv acetyl-CoA-vei (grønne ikke-svovelbakterier somChloroflexus)
  • utnytte metanogenesereaksjonene (metanogener)

Fototrof

Fototrofer erorganismerhvis energikilde er sollys; slike organismer sies å praktisere fotosyntese. De mest kjente fototrofene inkluderer oksygenfrigivere: planter, alger og cyanobakterier. Disse og andre, som de lilla svovelbakteriene (Chromatiaceae), er autotrofisk , men det er noen, som de lilla ikke-svovelbakteriene (Rhodospirillaceae), det vil si heterotrofisk .

Fotosyntetiske mekanismer varierer. Det store flertallet av fototrofer bruker klorofyll-karotenoid-protein-komplekser eller 'fotosystemer' for å fange lys. Cyanobakterier ogkloroplasterhar to av dem, som opererer i serie, mens andre fotosyntetiskebakteriehar bare en. Halobakterier (noen archaea som er nært beslektet med metanogener) bruker bakteriorhodopsin, et rødlig pigment relatert til det visuelle pigmentet rhodopsin.



Fotosyntese er enkjemiskreaksjon (eller mer nøyaktig, en kjede av kjemiske reaksjoner) som foregår i grøntplanter, noen protister (f.eks. alger) og noenprokaryoter(f.eks. cyanobakterier). Fotosyntese produserer glukose, et karbohydrat som deretter kan brytes ned for å frigjøre energi (respirasjon), eller brukes til å syntetisere andremolekyler, gjelder ogsålipider(fett og oljer) ogproteiner. Fotosyntese er derfor avgjørende for alle levende ting (unntatt noen få prokaryoter som kan syntetisere molekyler ved hjelp av energi fra ting som vulkanske ventilasjoner under vann), enten direkte (planter) eller indirekte (dyr,sopp).

Reaktantene (inngangene) til fotosyntese er vann og karbondioksid, og reaksjonen er drevet av energi fra lys. Fotosyntese kan derfor forenkles til følgende reaksjon:

Karbondioksid (6 x COto) + Vann (6 x HtoO) +fotoner→ Glukose (C6H12ELLER6) + Oksygen (6 x Oto)

Oksygengass ​​avgis som et avfallsprodukt av denne reaksjonen. Denne reaksjonen er den eksakte reversen av den forenklede respirasjonsreaksjonen.

Fotosyntese er imidlertid ikke helt så enkel og forekommer i stedet i en flertrinns kjedereaksjon. Hvert trinn må katalyseres av forskjelligeenzymer. I planter forekommer fotosyntese i organeller som kalleskloroplaster, og trinnene i reaksjonene er klassifisert i 'lysavhengige reaksjoner' og 'lysuavhengige reaksjoner' (eller 'karbonreaksjoner '). Det er demonstrert at fotosynteseprosessen utnytterkvantefysikkfor å øke effektiviteten.

Disse organellene inneholder pigmenter inkludertklorofyll(som gjør planter grønne) og karotenider. Disse pigmentene er i stand til å absorberesollys, og den absorberte energien får pigmentet til å miste etelektron(energibærende subatomær partikkel).

Utvikling

En betydeliglitteraturpå opprinnelse og utvikling av fotosyntese har nylig utviklet seg. Konklusjonen til eksperter er at fotosyntese som ligner den som brukes av moderne cyanobakterier, utviklet seg for minst 3,5 milliarder år siden fra en tidligere fase som ikke utviklet oksygen. Dens evolusjon involverte sannsynligvis begge sidergenoverføring mellom organismer og en dupliseringshendelse som resulterer i to sammenkoblede fotosystemer.

Kreasjonister tar

Kreasjonister kravat prosessen med fotosyntese ikke kunne ha utviklet seg siden den er det uforenkelig kompleks . Svar i 1. Mosebok stiller spørsmålet: 'Hvorfor skulle evolusjon produsere en serie enzymer som bare genererer ubrukelige mellomprodukter til alle enzymene som trengs for sluttproduktet har utviklet seg?' De konkluderer: 'Det trosser sunn fornuft å forestille seg at den ureduserbare kompleksiteten til fotosyntetiske systemer ville ha oppstått ifølge evolusjonsteorien. Snarere, den utrolige organisasjonen og kompliseringen som er tydelig i fotosyntese - en prosess som mannen ennå ikke har forstått, enn si kopi - skriker av å ha blitt designet. '

Svar i Genesis utfordrer også genet duplisering hendelsen i evolusjonen av fotosyntese med den begrunnelsen at den ikke legger til 'informasjon. ' De bemerker: 'Det foreslås da at det skjedde en' enkel duplisering 'av genene som koder for ett fotosystem, etterfulgt av mutasjon fører til dannelsen av et annet fotosystem. Det som trengs er ny informasjon for å danne et annet fotosystem, ikke duplisering av allerede tilstedeværende gener etterfulgt av mutasjon. '

Kjemotrofer

Kjemotrofer er organismer som får energi ved oksidasjon av elektrondonorer i sine omgivelser. Slike organismer er delt inn i:

  • Litotrofer , ved å bruke uorganiske-kjemiske reaksjoner.
  • Organotrofer , ved å bruke organisk-kjemiske reaksjoner.

Litotrofer

Litotrofer er en mangfoldig gruppe organismer som bruker uorganisk substrat (vanligvis av mineralsk opprinnelse) for å oppnå reduserende ekvivalenter for bruk i biosyntese (for eksempel karbondioksidfiksering) eller energi (som f.eks.ATPproduksjon) via aerob eller anaerob respirasjon.

Organotrofer

Organotrofer erorganismersom får energi fra organiske forbindelser, vanligvis ved å konsumere eller bryte ned andre organismer. Nesten alle organotrofer er det ogsåheterotrofer, noe som betyr at de også får karbonet sitt fra den kilden. Organotrofer inkluderer alledyrogsopp, og mangebakterieog protister .

Organotrofer 'energiutvinning kan være enten anaerob (gjæring) eller aerob. Anaerob metabolisme innebærer omlegging av organiske molekyler, som:

Sukker -> Laktat
Sukker -> Etanol + COto

Derimot innebærer aerob metabolisme overføring av elektroner fra organiske forbindelser til noen oksidasjonsmidler (elektronakseptorer) som oksygenmolekyler, nitrat eller sulfat. Kull frigjøres som karbondioksid, hydrogen som vann, etc.

I aerobe organismers energimetabolisme er nesten alle trinnene anaerobe. Kombinasjon med oksygen er det siste trinnet, og en som tilsynelatende ble utviklet eller overført flere ganger blantprokaryoter.Eukaryoterbrukmitokondrierfor aerob metabolisme; resten av cellen er anaerob.

Ikke overraskende er noen organismer fakultative anaerober, og kan veksle mellom aerob og anaerob metabolisme ettersom det tilgjengelige oksygenet varierer. Dette skiller dem fra obligatoriske anaerober og aerober, som er forpliktet til henholdsvis deres ikke-bruk eller bruk av oksygen.

Disse betraktningene antyder at anaerob metabolisme var den opprinnelige formen, og at aerob metabolisme senere ble tilsatt, noe som samsvarer med at livet er til stede på jorden før atmosfæren ble betydelig oksygenert.

Heterotrofer

TIL heterotrof er enorganismesom får karbon fra organiske forbindelser, vanligvis ved å konsumere eller bryte ned andre organismer. Mange heterotrofer er ogsåorganotrofer, noe som betyr at de også får energi fra organiske forbindelser. Disse inkluderer alledyrogsopp, og mangebakterieog protister .

Monotropastrum ydmyk, en myko-heterotrof.

Noen parasittiske planter som ikke er fotosyntetiserte, kjent som myko-heterotrofer er heterotrofiske, men ikke organotrofiske. Myco-heterotrofi har utviklet seg flere ganger i forskjellige plantefamilier. Disse plantene får karbon fra sopp i jorden.

Interessant er det fotosyntetiske bakterier som er heterotrofer, spesielt de lilla ikke-svovelbakteriene (Rhodospirillaceae).

Organismer har et bredt spekter av grader av heterotrofi. Mange bakterier, som pseudomonader, kan bruke en rekke forskjellige organiske forbindelser som eneste karbonkilde, mens de er motsatt ekstreme, intracellulæresymbionterog parasitter er ofte så avhengige av vertscellene for ernæring at de er veldig vanskelige å dyrke under laboratorieforhold.

Dyrriket er noe mellomliggende, og deler behovet for å konsumere en rekke biomolekyler, men fremdeles i stand til å lage mange andre. Det nødvendige'aminosyrer(EAA), kjent fra menneskelig ernæring som de som ikke kan lages av kroppene våre og derfor må konsumeres, er et ernæringsbehov over hele dyreriket. På samme måte er B-vitaminene detenzymmedfaktorer som må konsumeres, og av samme grunn.

Imidlertid har mange dyr løsninger som gjør det mulig for dem å overleve på dietter som har lite EAA og vitaminer. En vanlig er tarmsymbionter, som er tilstede i mange landvirveldyr og termitter. Drøvtyggere har ekstra mage før den vanlige virveldyrsmagen, med den første som blir en gjæringsbeholder for gresset og bladene de spiser. En mer vanlig løsning blant landvirveldyr er imidlertid å lage en pose mot tarmens bakside for dette formålet, cecum. Også brukt er intracellulære symbionter, somBuchnerabakterier i bladlus. Disse insektene spiser plantesaft, som ernæringsmessig er svært begrenset; bakteriene leverer det bladlusene selv ikke kan. Sekvensering av bakteriengenometavslører det skjøntBuchneraer nært beslektet med enteriske bakterier somEscherichia coli, den har bare biosynteseenzymer for hva vertene ikke kan produsere, som de 'essensielle' aminosyrene.

Graden av heterotrofi er korrelert med typen ernæring. Den svakeste heterotrofi finnes i forråtnelsesorganismer, som lever i jord, tarminnhold, nedbrytende døde organismer osv .; disse organismer har ikke råd til å være veldig kresne. Det er sterkere i organismer som bruker andre organismer, fordi de andre kan ha ferdige biomolekyler, selv om de blir brutt ned i små før de blir absorbert. Og det er sterkest i intracellulære organismer, fordi de kan tilegne seg hele spektret av biomolekyler fra vertene sine.

Facebook   twitter