PHOTOTROPHS: ลักษณะและการจำแนก - ชีววิทยา - 2025

สังเคราะห์แสงเป็นจุลินทรีย์ที่ได้รับพลังงานเคมีโดยใช้แสงแดด (พลังงานแสง) พวกเขาแบ่งออกเป็น photoautotrophs และ photoheterotrophs ตามแหล่งคาร์บอนที่ใช้

Photoautotrophs คือสิ่งที่ใช้แสงแดดเป็นแหล่งพลังงานและใช้ CO2 เป็นแหล่งคาร์บอนหลัก ในขณะที่โฟโตเฮเทอโรโทรฟใช้แสงเป็นแหล่งพลังงาน แต่ใช้สารประกอบอินทรีย์เป็นแหล่งคาร์บอน

เส้นใยของ Cyanobacteria Genus Lyngbya (แบคทีเรียชนิดสังเคราะห์ด้วยแสงออกซิเจน)

แบคทีเรียเหล่านี้มีบทบาทพื้นฐานในนิเวศวิทยาของจุลินทรีย์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวัฏจักรชีวเคมีของกำมะถันและคาร์บอนโดยใช้รูปแบบที่แตกต่างกันซึ่งองค์ประกอบเหล่านี้พบในธรรมชาติมากที่สุด

นอกเหนือจากการจำแนกประเภทข้างต้นแล้วยังแบ่งออกเป็นโฟโตโทรฟออกซิเจนและโฟโตโทรฟอโนออกซิจินิก ไซยาโนแบคทีเรียเป็นที่รู้จักกันในชื่อโฟโตโทรฟออกซิเจนในขณะที่แบคทีเรียที่มีออกซิเจน ได้แก่ แบคทีเรียสีแดงและสีเขียว (กำมะถันและไม่มีกำมะถัน)

โดยทั่วไปแล้ว Sulfuroes เป็นโฟโตลิโทโอโทรฟิคแม้ว่าบางชนิดสามารถเจริญเติบโตได้ แต่ก็ยังต้องการ H ₂ S ในปริมาณเล็กน้อยในขณะที่ไม่มีกำมะถันเป็นโฟโตฮีเทอโรโทรฟิก

ในทางกลับกันแบคทีเรียที่มีกำมะถันส่วนใหญ่เป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจนแม้ว่าออกซิเจนจะไม่เป็นพิษต่อพวกมัน แต่ก็ไม่ได้ใช้มัน

ในกรณีของแบคทีเรียที่ไม่ใช่กำมะถันโดยทั่วไปแล้วพวกมันจะเป็นแอโรบิกที่มีประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับเงื่อนไขนั่นคือถ้ามีแสงและไม่ใช้ออกซิเจนกระบวนการที่จะดำเนินการจะเป็นการสังเคราะห์ด้วยแสง แต่ถ้ามีแอโรบิคพวกมันจะทำการหายใจแบบแอโรบิคไม่ว่าจะมีแสงหรือไม่ก็ตาม

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าสารประกอบที่จับโฟตอนของแสงในแบคทีเรียเหล่านี้เรียกว่าแบคเทอริโอคลอโรฟิลล์

ลักษณะเฉพาะ

แบคทีเรียสังเคราะห์แสงประเภทต่างๆมีการกระจายอย่างกว้างขวางในระบบนิเวศทางน้ำ แต่ยังอยู่ในระบบนิเวศบนบกที่มีสภาวะที่รุนแรงเช่นช่องระบายอากาศที่มีอุณหภูมิสูงเป็นกรดด่างและไฮโดรเทอร์มอลเป็นต้น

จุลินทรีย์เหล่านี้ได้รับการศึกษาเพียงเล็กน้อยเนื่องจากมีข้อบกพร่องบางประการเช่นความยากลำบากในการได้รับและรักษาวัฒนธรรมที่บริสุทธิ์ อย่างไรก็ตามขณะนี้มีการพัฒนาเทคนิคต่างๆเพื่อจุดประสงค์นี้ ในหมู่พวกเขาคือเทคนิคเทแผ่น

ประเภทของแบคทีเรียที่สังเคราะห์ด้วยแสงหรือสังเคราะห์แสง

-Photrophs

แบคทีเรียโฟโตโทรฟิกแบบแอนออกซิจินิกเป็นกลุ่มจุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการสังเคราะห์แสงซึ่งส่วนใหญ่อาศัยอยู่ในโซนที่ไม่ใช้ออกซิเจน (โดยไม่ใช้ออกซิเจน) ของระบบทางน้ำโดยส่วนใหญ่เมื่อสัมผัสกับแสงแดด

วงศ์ต่อไปนี้อยู่ในกลุ่มจุลินทรีย์กลุ่มนี้: Chlorobiaceae (sulphurous greens), Chloroflexaceae (non-sulphurous green), Rhodospirillaceae (non-sulphurous red), Ectothiorhodospiraceae และ Chromatiaceae (ทั้งสีแดงซัลไฟรูส)

แบคทีเรียแดงกำมะถันของตระกูล

พวกมันเป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่เข้มงวดดังนั้นพวกเขาจึงใช้สารประกอบที่ได้จากกำมะถันเช่น Na ₂ S, S, ไธโอซัลเฟต, ซัลไฟด์, ไฮโดรเจนโมเลกุลหรือสารประกอบอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำอย่างง่ายเป็นผู้บริจาคอิเล็กตรอน

พวกมันสามารถมีสัณฐานต่างๆ ได้แก่ : เกลียว (Thiospirillum), บาซิลลี (โครมาเที่ยม), รูปไข่หรือไวบริยอยด์ (Thiopedia); พวกมันถูกจัดเรียงในอวกาศเป็นเซลล์เดี่ยวหรือเป็นคู่และเคลื่อนที่ได้เนื่องจากแฟลกเจลลาเลื่อนหรือแวคิวโอลของก๊าซ

บางชนิดมีแบคเทอริโอคลอโรฟิลล์ a และอื่น ๆ b. นอกจากนี้ยังอาจมีเม็ดสี carotenoid ของชุด spiriloxanthine, okenone และ rhodopinal สิ่งเหล่านี้มีหน้าที่ในการป้องกันภาพออกซิเดชั่น

นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการสะสมกำมะถันภายในเซลล์

แบคทีเรียแดงกำมะถันของครอบครัว

สิ่งเหล่านี้ไม่สามารถเก็บกำมะถันไว้ในเซลล์ได้เช่นเดียวกับตระกูล Chromatiaceae สัณฐานวิทยาของพวกมันอยู่ในรูปแบบของไวบริออสพวกมันถูกจัดเรียงในรูปแบบที่แยกได้ในอวกาศและพวกมันเคลื่อนที่ได้

แบคทีเรียเหล่านี้มีความสำคัญต่อการมีส่วนร่วมในวัฏจักรคาร์บอนและกำมะถันและยังใช้เป็นอาหารของสิ่งมีชีวิตในน้ำต่างๆ

แบคทีเรียสีเขียวกำมะถันของครอบครัว

พวกมันเป็นกลุ่มจุลินทรีย์ที่ทำการสังเคราะห์แสงแบบไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งอาศัยอยู่ในบริเวณที่อุดมไปด้วยกำมะถันและไม่ใช้ออกซิเจนในทะเลสาบ

พวกมันเป็นโฟโตลิโทออโตโทรฟิคและเป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจนส่วนใหญ่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ แต่บางส่วนสามารถเคลื่อนที่ได้เนื่องจากมีแฟลกเจลลา

ในขณะที่คนอื่น ๆ มีถุงก๊าซที่ช่วยให้คุณปรับความลึกที่เหมาะสมในทะเลสาบ (บริเวณที่ไม่มีออกซิเจน) และยังได้รับปริมาณแสงที่จำเป็นและ H ₂ S.

พวกที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อาศัยอยู่ในก้นทะเลสาบโดยเฉพาะในโคลนที่เต็มไปด้วยกำมะถัน

สาเหตุที่พวกมันสามารถอยู่ได้ในระดับความลึกมากนั้นต้องขอบคุณคลอโรโซมซึ่งทำให้พวกมันเติบโตที่ความเข้มแสงต่ำกว่าแบคทีเรียสีแดงและยังเป็นเพราะความสามารถในการทนต่อกำมะถันที่มีความเข้มข้นสูงได้อย่างง่ายดาย

พวกเขานำเสนอลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่หลากหลายในหมู่พวกเขา: บาซิลลัสตรง, cocci และ vibrios มีการแจกจ่ายแบบเดี่ยวหรือแบบโซ่และอาจเป็นสีเขียวของหญ้าหรือสีน้ำตาลช็อกโกแลต

พวกเขาแก้ไข CO ₂ผ่านวงจร Krebs ย้อนกลับ นอกจากสกุล Chlorobium (Vibrios) แล้วยังมีอีก 2 สกุล: Pelodyction (บาซิลลีตรง) และ Prosthecochloris (Cocoides)

แบคทีเรียสีเขียวที่ไม่มีเส้นใยกำมะถันของครอบครัว

มีรูปร่างเหมือนแท่งตรงและเรียงเป็นเส้นใย สกุล Chloronema มีถุงก๊าซ

พวกเขาแก้ไข CO ₂ผ่านทางไฮดรอกซีโพรพิโอเนต พวกมันเคลื่อนที่โดยการเลื่อนเส้นใย เกี่ยวกับออกซิเจนพวกเขาเป็นทางเลือก

ส่วนใหญ่อาศัยอยู่ในทะเลสาบหรือน้ำพุร้อนที่อุณหภูมิระหว่าง 45 ถึง 70 ° C นั่นคือพวกมันมีอุณหภูมิสูง

ทั้ง Chloroflexus และ Chloronema เป็นลูกผสมเนื่องจากมีคลอโรโซมเหมือนแบคทีเรียสีเขียว แต่ศูนย์ปฏิกิริยาของพวกมันจะเหมือนกับแบคทีเรียสีแดง

แบคทีเรียสีแดงที่ไม่มีกำมะถันของครอบครัว

พวกมันสามารถเปลี่ยนแปลงได้มากที่สุดในแง่ของการเผาผลาญอาหารเพราะแม้ว่าพวกมันจะชอบสภาพแวดล้อมทางน้ำที่อุดมไปด้วยสารอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้ แต่มีความเข้มข้นของออกซิเจนต่ำและมีแสงสว่างเพียงพอ แต่ก็สามารถสังเคราะห์แสงได้ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน

ในทางกลับกันพวกเขายังสามารถเจริญเติบโตทางเคมีบำบัดในที่มืดได้เนื่องจากสามารถใช้สารประกอบอินทรีย์ในวงกว้างเป็นคาร์บอนและ / หรือแหล่งพลังงานได้

พวกมันเคลื่อนที่ได้เนื่องจากมีแฟลเจลลัมที่มีขั้วและถูกหารด้วยฟิชชันไบนารี ปัจจุบันแบคทีเรียประเภทนี้มีประโยชน์มากโดยเฉพาะในด้านต่างๆเช่นเทคโนโลยีชีวภาพและการแพทย์

การใช้งานบ่อยที่สุดอยู่ในกระบวนการบำบัดทางชีวภาพของน้ำและดินที่ปนเปื้อนในการผลิตปุ๋ยชีวภาพและสารกำจัดวัชพืชเนื่องจากมีการสังเกตว่าสารเหล่านี้ผลิตสารออกฤทธิ์เช่นวิตามินบี 12 ยูบิควิโนนและกรด 5 อะมิโนเลวูลินิกเป็นต้น

สำหรับการแยกแบคทีเรียเหล่านี้ต้องใช้อาหารเลี้ยงเชื้อแบบพิเศษโดยมีระยะฟักตัว 30 วันที่อุณหภูมิห้องโดยมีช่วงแสงและรอบมืด 16/8 ตามลำดับโดยใช้หลอดไส้ (2,200 ลักซ์)

ครอบครัวแบคทีเรียสีแดงที่ไม่ได้รับการซัลเฟอร์

พวกมันเป็นบาซิลลีแบบเคลื่อนที่ตรงที่มีแฟลเจลลัมเชิงขั้วซึ่งหารด้วยฟิชชันไบนารี แบคทีเรียเหล่านี้มีความสามารถในแง่ของออกซิเจนโดยในแอโรบิคจะยับยั้งการสังเคราะห์ด้วยแสง แต่ในแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะทำเช่นนั้น

นอกจากนี้ยังสามารถดูดซึมสารอินทรีย์ได้หลายชนิดเช่นน้ำตาลกรดอินทรีย์กรดอะมิโนแอลกอฮอล์กรดไขมันและสารประกอบอะโรมาติก

ครอบครัวแบคทีเรียสีแดงที่ไม่ได้รับการซัลเฟอร์

พวกมันมีสัณฐานวิทยาเป็นรูปไข่เคลื่อนที่โดยแฟลกเจลลาในช่องท้องและแบ่งตามการแตกหน่อ พวกมันยังมีต่อมลูกหมากนั่นคือส่วนขยายของไซโทพลาสซึมและผนังเซลล์ซึ่งมีหน้าที่เพิ่มพื้นผิวของจุลินทรีย์และทำให้ได้รับอาหารมากขึ้น

นอกจากนี้ยังมีเอ็กโซสปอร์ (สปอร์ที่เกิดจากภายนอก)

สกุลอื่น ๆ ของแบคทีเรีย anoxygenic

ในบรรดาพวกเขา ได้แก่ Heliobacteria, Erythrobacter และ Chloroacidobacterium

Heliobacteria ตรึงไนโตรเจนได้เป็นอย่างดีและมีมากในดินเขตร้อนที่ให้องค์ประกอบนี้ มีความจำเป็นในการปลูกพืชบางประเภทเช่นในนาข้าว

Erythrobacter มีความสำคัญน้อย

Chloroacidobacterium มีลักษณะใกล้เคียงกับเครื่องมือสังเคราะห์แสงของแบคทีเรียสีเขียวกำมะถันที่มีคลอโรโซม

- สังเคราะห์ด้วยแสงออกซิเจน

ไซยาโนแบคทีเรียมีคลอโรฟิลล์เช่นเดียวกับแคโรทีนอยด์และไฟโคบิลิโปรตีน

รงควัตถุที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาโฟโตฟอสฟอรัส (การเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมี) เรียกว่ารงควัตถุของศูนย์ปฏิกิริยา เม็ดสีเหล่านี้ล้อมรอบเป็นเม็ดสีที่เรียกว่าหนวดซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวสะสมของแสง

ในกลุ่มนี้ ได้แก่ ไซยาโนแบคทีเรียซึ่ง ได้แก่ โฟโตโตโทรฟ สิ่งที่สำคัญที่สุด ได้แก่ สกุล Prochlorococcus ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์ด้วยแสงได้มากที่สุดและมีขนาดเล็กที่สุดในโลกใต้ทะเล

ในทางกลับกันมีสกุล Synechococcus ซึ่งมีอยู่มากในผิวน้ำและเช่นเดียวกับ Prochlorococcus เป็นส่วนหนึ่งของ picoplankton ในทะเล

อ้างอิง

1. Santamaría-Olmedo M, García-Mena J และNúñez-Cardona M. การแยกและการศึกษาแบคทีเรีย Phototrophic ของตระกูล Chromatiaceae ที่อาศัยอยู่ในอ่าวเม็กซิโก การประชุม III การมีส่วนร่วมของสตรีในวิทยาศาสตร์
2. ผู้ให้ข้อมูล Wikipedia, "Prosteca," Wikipedia, The Free Encyclopedia, es.wikipedia.org/
3. Cottrell MT, Mannino A, Kirchman DL. แบคทีเรียโฟโตโพรพิกแบบแอโรบิคแบบแอโรบิคในมหาสมุทรแอตแลนติกไบท์และแปซิฟิกเหนือ Appl Environ Microbiol 2006 72 (1): 557-64
4. "Prochlorococcus." Wikipedia สารานุกรมเสรี 28 เม.ย. 2018, 20:55 น. UTC. 30 พ.ย. 2561. es.wikipedia.org/
5. Synechococcus » Wikipedia สารานุกรมเสรี 15 พ.ย. 2561, 00:52 น. UTC. 30 พ.ย. 2561 06:16 น. นำมาจาก es.wikipedia.org
6. "Photoautotroph." Wikipedia สารานุกรมเสรี 18 ส.ค. 2561, 21:45 น. UTC. 30 พ.ย. 2018 นำมาจาก es.wikipedia.org
7. González M, González N. คู่มือจุลชีววิทยาทางการแพทย์. พิมพ์ครั้งที่ 2 เวเนซุเอลา: ผู้อำนวยการฝ่ายสื่อและสิ่งพิมพ์ของมหาวิทยาลัยคาราโบโบ; 2011