ลักษณะโภชนาการอัตโนมัติขั้นตอนประเภทตัวอย่าง - ชีววิทยา

โภชนาการ autotrophicเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในชีวิต autotrophic ที่ไหนจากสารอนินทรี, สารประกอบที่จำเป็นมีการผลิตสำหรับการบำรุงรักษาและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ ในกรณีนี้พลังงานมาจากแสงแดดหรือสารประกอบทางเคมีบางชนิด

ตัวอย่างเช่นพืชและสาหร่ายเป็นสิ่งมีชีวิตอัตโนมัติเนื่องจากพวกมันผลิตพลังงานได้เอง พวกเขาไม่จำเป็นต้องกินสิ่งมีชีวิตอื่น ในทางตรงกันข้ามสัตว์ที่กินพืชเป็นอาหารกินไม่เลือกหรือกินเนื้อเป็นอาหารต่างกัน

โภชนาการ Autotrophic ที่มา: pixabay.com

โดยคำนึงถึงประเภทของแหล่งที่มาที่ใช้ในกระบวนการโภชนาการมีสิ่งมีชีวิตที่มีโฟโตโทรฟิคและคีโมออโตโทรฟิค อดีตได้รับพลังงานจากแสงแดดและแสดงโดยพืชสาหร่ายและแบคทีเรียสังเคราะห์แสงบางชนิด

ในทางกลับกันคีโมออโตโทรฟใช้สารประกอบอนินทรีย์ที่ลดลงหลายชนิดเช่นไฮโดรเจนโมเลกุลเพื่อดำเนินการตามขั้นตอนที่ทำให้พวกเขาได้รับสารอาหาร กลุ่มนี้สร้างขึ้นจากแบคทีเรีย

ลักษณะเฉพาะ

- การแปลงพลังงาน

หลักการแรกของอุณหพลศาสตร์กล่าวว่าพลังงานจะไม่ถูกทำลายหรือสร้างขึ้น มันผ่านการเปลี่ยนแปลงในพลังงานประเภทอื่นซึ่งแตกต่างจากแหล่งกำเนิดเดิม ในแง่นี้ในด้านโภชนาการอัตโนมัติพลังงานเคมีและแสงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นผลพลอยได้ต่างๆเช่นกลูโคส

- การถ่ายเทพลังงาน

โภชนาการอัตโนมัติเป็นเรื่องปกติของสิ่งมีชีวิตที่เป็น autotrophic ซึ่งเป็นพื้นฐานของห่วงโซ่อาหารทั้งหมด ในแง่นี้พลังงานจะถูกถ่ายโอนจาก autotrophs ไปยังผู้บริโภคหลักที่บริโภคพวกมันแล้วไปยังสัตว์กินเนื้อที่กินพลังงานหลัก

ดังนั้นพืชในฐานะที่เป็นออโตโทรฟิคหรือสิ่งมีชีวิตผู้ผลิตจึงเป็นอาหารหลักของกวาง (ผู้บริโภคหลัก) และสิงโตภูเขา (ผู้บริโภครอง) มันล่าและกินกวาง เมื่อสิงโตตายจุลินทรีย์และแบคทีเรียจะทำหน้าที่ในการย่อยสลายและพลังงานจะกลับคืนสู่โลกอีกครั้ง

ในช่องระบายความร้อนไฮโดรเทอร์มอลแบคทีเรีย autotrophic เป็นสิ่งมีชีวิตที่สร้างใยอาหาร หอยแมลงภู่และหอยทากเป็นผู้บริโภคหลักโดยกินแบคทีเรีย ในทางกลับกันปลาหมึกก็รวมหอยเหล่านี้ไว้ในอาหารด้วย

- โครงสร้างและสารเฉพาะ

คลอโรพลาสต์

คลอโรพลาสต์เป็นออร์แกเนลล์รูปไข่ที่พบในเซลล์ของพืชและสาหร่าย พวกมันถูกล้อมรอบด้วยเยื่อและกระบวนการสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นภายในพวกมัน

เนื้อเยื่อเยื่อหุ้มทั้งสองที่ล้อมรอบมีโครงสร้างที่ต่อเนื่องกันซึ่งกั้นมันไว้ ชั้นนอกสามารถซึมผ่านได้เนื่องจากมีรูพรุน ส่วนเยื่อหุ้มชั้นในประกอบด้วยโปรตีนซึ่งมีหน้าที่ในการลำเลียงสาร

ภายในมีโพรงที่เรียกว่าสโตรมา มีไรโบโซมลิพิดเม็ดแป้งและดีเอ็นเอเกลียวคู่แบบวงกลม นอกจากนี้พวกมันยังมี saccules ที่เรียกว่า thylakoids ซึ่งเยื่อหุ้มประกอบด้วยเม็ดสีสังเคราะห์ด้วยแสงไขมันเอนไซม์และโปรตีน

รงควัตถุสังเคราะห์แสง

เม็ดสีเหล่านี้จะดูดซับพลังงานจากแสงแดดเพื่อนำไปแปรรูปโดยระบบสังเคราะห์แสง

คลอโรฟิลล์

คลอโรฟิลล์เป็นเม็ดสีสีเขียวที่ประกอบด้วยวงแหวนของโครโมโซมเรียกว่าพอร์ไฟริน รอบ ๆ ตัวอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่อย่างอิสระทำให้วงแหวนมีศักยภาพที่จะได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน

ด้วยเหตุนี้จึงมีศักยภาพในการให้อิเล็กตรอนที่ให้พลังงานแก่โมเลกุลอื่น ๆ ดังนั้นพลังงานแสงอาทิตย์จึงถูกจับและส่งไปยังโครงสร้างสังเคราะห์แสงอื่น ๆ

คลอโรฟิลล์มีหลายประเภท คลอโรฟิลล์ a อยู่ในพืชและสาหร่าย ชนิด b พบในพืชและสาหร่ายสีเขียว ในทางกลับกันคลอโรฟิลล์ c มีอยู่ในไดโนแฟลเจลเลตและประเภท d ถูกครอบงำโดยไซยาโนแบคทีเรีย

carotenoids

เช่นเดียวกับรงควัตถุสังเคราะห์แสงอื่น ๆ แคโรทีนอยด์จะจับพลังงานแสง อย่างไรก็ตามนอกจากนี้ยังมีส่วนช่วยในการกระจายรังสีที่ดูดซับส่วนเกินออกไป

แคโรทีนอยด์ขาดความสามารถในการใช้พลังงานแสงโดยตรงในการสังเคราะห์แสง สิ่งเหล่านี้จะถ่ายเทพลังงานที่ดูดซึมไปยังคลอโรฟิลล์ซึ่งเป็นสาเหตุที่ถือว่าเป็นเม็ดสีเสริม

สภาพแวดล้อมที่รุนแรง

Tardigrades ซึ่งเป็นไฟลัมที่รู้จักกันดีในเรื่องความสามารถในการอยู่รอดในสภาพแวดล้อมที่ขรุขระมาก ที่มา: Willow Gabriel, Goldstein Lab, Wikimedia Commons

คีโมออโตโทรฟหลายชนิดรวมทั้งแบคทีเรียไนตริไฟต์กระจายอยู่ในทะเลสาบทะเลและบนพื้นดิน อย่างไรก็ตามบางคนมักจะอาศัยอยู่ในระบบนิเวศที่ผิดปกติซึ่งมีสารเคมีที่จำเป็นในการออกซิเดชั่น

ตัวอย่างเช่นแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นจะออกซิไดซ์กำมะถันเพื่อสร้างอาหาร นอกจากนี้ในอุทยานแห่งชาติเยลโลว์สโตนในสหรัฐอเมริกายังมีแบคทีเรียที่อยู่ในน้ำพุร้อน นอกจากนี้บางชนิดอาศัยอยู่ลึกลงไปในมหาสมุทรใกล้กับช่องระบายความร้อนใต้พิภพ

ในบริเวณนี้น้ำซึมผ่านรอยแยกในหินร้อน สิ่งนี้ทำให้แร่ธาตุต่างๆรวมอยู่ในน้ำทะเลซึ่ง ได้แก่ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ซึ่งแบคทีเรียใช้ในการสังเคราะห์ทางเคมี

ขั้นตอนของโภชนาการอัตโนมัติ

โดยทั่วไปแล้วโภชนาการอัตโนมัติจะพัฒนาในสามขั้นตอน เหล่านี้คือ:

ทางเดินของเมมเบรนและการจับพลังงาน

ในกระบวนการนี้โมเลกุลของอนินทรีย์ที่ลดลงเช่นแอมโมเนียและโมเลกุลอนินทรีย์ธรรมดาเช่นเกลือน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์จะผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ที่กึ่งซึมผ่านได้โดยไม่ทำให้เซลล์เสียพลังงาน

ในทางกลับกันในสิ่งมีชีวิตโฟโตโทรฟิกพลังงานแสงจะถูกจับซึ่งเป็นแหล่งที่มาที่ใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

การเผาผลาญอาหาร

ในระหว่างโภชนาการ autotrophic ชุดของปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์ จากกระบวนการเหล่านี้ทำให้ได้รับพลังงานทางชีวเคมีที่เซลล์จะใช้เพื่อทำหน้าที่สำคัญ

การขับถ่าย

ขั้นตอนสุดท้ายนี้ประกอบด้วยการกำจัดโดยผ่านเยื่อหุ้มเซลล์แบบกึ่งซึมผ่านของเสียทั้งหมดที่มาจากการเผาผลาญทางโภชนาการ

ประเภท

เมื่อพิจารณาถึงประเภทของแหล่งพลังงานที่ใช้แล้วโภชนาการอัตโนมัติแบ่งออกเป็นสองวิธีคือโฟโตโตโทรฟิคและคีโมออโตโทรฟิค

Photoautotrophs

Photoautotrophs เป็นสิ่งมีชีวิตที่ได้รับพลังงานในการสร้างสารประกอบอินทรีย์จากแสงแดดซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง สาหร่ายสีเขียวพืชและแบคทีเรียสังเคราะห์แสงบางชนิดอยู่ในกลุ่มนี้

การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์และมีสองระยะ อย่างแรกคือแสง ในเรื่องนี้มีการแยกตัวของโมเลกุลของน้ำซึ่งใช้พลังงานแสง ผลิตภัณฑ์ของเฟสนี้คือโมเลกุลของ ATP และ NADPH

พลังงานเคมีนี้ถูกใช้ในขั้นตอนที่สองของกระบวนการที่เรียกว่าเฟสมืด สิ่งนี้เกิดขึ้นในสโตรมาของคลอโรพลาสต์และได้รับชื่อนั้นเนื่องจากไม่ต้องการพลังงานแสงสำหรับกระบวนการทางเคมีที่จะเกิดขึ้น

NADPH และ ATP ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ของเฟสแสงใช้ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์เช่นกลูโคสโดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์ซัลเฟตไนไตรต์และไนเตรตเป็นแหล่งไนโตรเจน

Chemoautotrophs

Nitrobacter เป็นสกุลของแบคทีเรียเคมี

สิ่งมีชีวิต Chemoautotrophic ซึ่งแสดงโดยแบคทีเรียสามารถใช้สารประกอบอนินทรีย์ที่ลดลงเป็นพื้นฐานสำหรับการเผาผลาญของระบบทางเดินหายใจ

ในทำนองเดียวกันกับโฟโต้ออโตโทรฟกลุ่มนี้ใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เป็นแหล่งคาร์บอนหลักซึ่งถูกดูดซึมในลักษณะเดียวกันโดยปฏิกิริยาของวัฏจักรคาลวิน อย่างไรก็ตามเคมีเหล่านี้ไม่ได้ใช้แสงแดดเป็นแหล่งพลังงาน

พลังงานที่พวกเขาต้องการคือผลพลอยได้จากการออกซิเดชั่นของสารประกอบอนินทรีย์ที่ลดลงบางชนิดเช่นไฮโดรเจนโมเลกุลเหล็กในเหล็กไฮโดรเจนซัลไฟด์แอมโมเนียและกำมะถันลดลงต่างๆ (H2S, S, S2O3-)

ปัจจุบันคีโมออโตโทรฟมักพบในน้ำลึกซึ่งแสงแดดแทบจะเป็นศูนย์ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จำนวนมากจำเป็นต้องอาศัยอยู่รอบ ๆ ช่องระบายอากาศของภูเขาไฟ ด้วยวิธีนี้สภาพแวดล้อมจะอบอุ่นเพียงพอที่กระบวนการเผาผลาญจะเกิดขึ้นในอัตราที่สูง

ตัวอย่างสิ่งมีชีวิตที่มีโภชนาการอัตโนมัติ

พืช

ด้วยข้อยกเว้นบางประการเช่นกาบหอยแครง (Dionaea muscipula) ซึ่งสามารถดักจับแมลงและย่อยโดยการทำงานของเอนไซม์พืชทุกชนิดจะมีลักษณะเฉพาะในเชิง autotrophic

สาหร่ายสีเขียว

สาหร่ายสีเขียวเป็นกลุ่มสาหร่ายชนิดหนึ่งซึ่งมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับพืชบก ปัจจุบันมีมากกว่า 10,000 สายพันธุ์ที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปพวกมันอาศัยอยู่ในแหล่งน้ำจืดต่างๆแม้ว่าจะพบได้ในทะเลบางแห่งบนโลก

กลุ่มนี้มีรงควัตถุเช่นคลอโรฟิลล์ a และ b แซนโธฟิลล์β - แคโรทีนและสารสำรองบางชนิดเช่นแป้ง

ตัวอย่าง:

- Ulva lactuca หรือที่เรียกว่าลามิลลาเป็นสาหร่ายสีเขียวที่เติบโตในเขตน้ำขึ้นน้ำลงของมหาสมุทรส่วนใหญ่ มีใบยาวโดยเฉพาะมีขอบโค้งงอทำให้มีลักษณะคล้ายผักกาดหอม

ปลาชนิดนี้อยู่ในกลุ่มสาหร่ายที่กินได้ นอกจากนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมเครื่องสำอางในการผลิตผลิตภัณฑ์ให้ความชุ่มชื้น

- Volvox aureus อาศัยอยู่ในน้ำจืดสร้างอาณานิคมทรงกลมขนาดประมาณ 0.5 มิลลิเมตร คลัสเตอร์เหล่านี้ประกอบด้วยเซลล์ประมาณ 300 ถึง 3200 เซลล์ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยเส้นใยพลาสมา แป้งถูกสะสมในคลอโรพลาสต์และมีรงควัตถุสังเคราะห์แสงเช่นคลอโรฟิลล์ a, b และß-carotene

ไซยาโนแบคทีเรีย

เดิมไซยาโนแบคทีเรียเป็นที่รู้จักในชื่อของคลอรอกซีแบคทีเรียสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินและสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน เนื่องจากมีเม็ดสีคลอโรฟิลล์ซึ่งให้สีเขียว นอกจากนี้พวกมันยังมีสัณฐานวิทยาคล้ายกับสาหร่าย

สิ่งเหล่านี้เป็นไฟลัมของแบคทีเรียซึ่งประกอบด้วยโปรคาริโอตเพียงชนิดเดียวที่มีความสามารถในการใช้แสงแดดเป็นพลังงานและน้ำเป็นแหล่งของอิเล็กตรอนในการสังเคราะห์แสง

แบคทีเรียเหล็ก (

แบคทีเรีย Acidithiobacillus ferrooxidans ได้รับพลังงานจากเหล็กเฟอรัส ในกระบวนการนี้อะตอมของเหล็กที่ไม่ละลายน้ำจะถูกเปลี่ยนเป็นรูปโมเลกุลที่ละลายน้ำได้ในน้ำ สิ่งนี้ทำให้สัตว์ชนิดนี้สามารถใช้ในการสกัดเหล็กจากแร่ธาตุบางชนิดโดยที่พวกมันไม่สามารถกำจัดออกได้ด้วยวิธีธรรมดา

แบคทีเรียกำมะถันไม่มีสี

แบคทีเรียเหล่านี้เปลี่ยนไฮโดรเจนซัลไฟด์ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของสารอินทรีย์ให้เป็นซัลเฟต สารประกอบนี้ถูกใช้โดยพืช

อ้างอิง

Boyce A. , Jenking CM (1980) โภชนาการ Autotrophic. ใน: การเผาผลาญการเคลื่อนไหวและการควบคุม กู้คืนจาก link.springer.com.
สารานุกรมบริแทนนิกา (2019). การเผาผลาญอัตโนมัติ กู้คืนจาก britannica.com
Kim Rutledge, Melissa McDaniel, Diane Boudreau, Tara Ramroop, Santani Teng, Erin Sprout, Hilary Costa, Hilary Hall, Jeff Hunt (2011) Autotroph กู้คืนจาก nationalgeographic.org.
F. Sage (2008). Autotrophs กู้คืนจาก sciencedirect.com.
Manrique, Esteban (2003) รงควัตถุสังเคราะห์แสงเป็นอะไรที่มากกว่าการจับแสงเพื่อสังเคราะห์ด้วยแสง กู้คืนจาก researchgate.net.
Martine Altido (2018). ประเภทโภชนาการของแบคทีเรีย กู้คืนจาก sciencing.com.

ลักษณะโภชนาการอัตโนมัติขั้นตอนประเภทตัวอย่าง - ชีววิทยา - 2026