CHEMOTROPHS: ลักษณะและประเภท - ชีววิทยา

chemotrophsหรือ chemosynthetic เป็นกลุ่มของสิ่งมีชีวิตเพื่อความอยู่รอดสารอนินทรีลดใช้เป็น วัตถุดิบจากการที่ได้รับพลังงานในภายหลังใช้ มัน ในการเผาผลาญระบบทางเดินหายใจ

คุณสมบัตินี้ที่จุลินทรีย์เหล่านี้มีในการได้รับพลังงานจากสารประกอบที่เรียบง่ายมากเพื่อสร้างสารประกอบเชิงซ้อนเรียกอีกอย่างว่าการสังเคราะห์ทางเคมีซึ่งเป็นสาเหตุที่บางครั้งสิ่งมีชีวิตเหล่านี้เรียกว่าเคมีสังเคราะห์

Nitrobacter เป็นสกุลของแบคทีเรียเคมี

ลักษณะที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือจุลินทรีย์เหล่านี้มีความแตกต่างจากส่วนที่เหลือโดยการเจริญเติบโตในอาหารที่มีแร่ธาตุอย่างเคร่งครัดและไม่มีแสงดังนั้นบางครั้งจึงเรียกว่า chemolyttrophs

ลักษณะเฉพาะ

ที่อยู่อาศัย

น้ำพุร้อนที่อยู่อาศัยของแบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมี

แบคทีเรียเหล่านี้อาศัยอยู่ในบริเวณที่แสงแดดส่องผ่านน้อยกว่า 1% นั่นคือพวกมันเจริญเติบโตในที่มืดเกือบตลอดเวลาในที่ที่มีออกซิเจน

อย่างไรก็ตามสถานที่ที่เหมาะสำหรับการพัฒนาแบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมีคือชั้นการเปลี่ยนแปลงระหว่างสภาวะแอโรบิคและแบบไม่ใช้ออกซิเจน

บริเวณที่พบมากที่สุด ได้แก่ ตะกอนลึกสภาพแวดล้อมของภาพนูนต่ำใต้น้ำหรือในระดับความสูงของเรือดำน้ำที่ตั้งอยู่ตรงกลางของมหาสมุทรซึ่งเรียกว่าสันเขากลางมหาสมุทร

แบคทีเรียเหล่านี้สามารถดำรงอยู่ได้ในสภาพแวดล้อมที่มีสภาวะรุนแรง ที่ไซต์เหล่านี้อาจมีช่องระบายอากาศที่มีน้ำร้อนไหลออกมาหรือแม้กระทั่งการไหลของหินหนืด

ฟังก์ชั่นในสภาพแวดล้อม

จุลินทรีย์เหล่านี้มีความจำเป็นในระบบนิเวศเนื่องจากจะเปลี่ยนสารเคมีที่เป็นพิษที่เล็ดลอดออกมาจากช่องระบายอากาศเหล่านี้เป็นอาหารและพลังงาน

นั่นคือเหตุผลที่สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์ทางเคมีมีบทบาทพื้นฐานในการฟื้นตัวของอาหารแร่ธาตุและยังช่วยพลังงานที่ไม่เช่นนั้นจะสูญเสียไป

นั่นคือพวกเขาส่งเสริมการบำรุงรักษาห่วงโซ่โภชนาการหรือห่วงโซ่อาหาร

ซึ่งหมายความว่าพวกเขาส่งเสริมการถ่ายโอนสารทางโภชนาการผ่านสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันของชุมชนทางชีววิทยาซึ่งแต่ละชนิดจะกินอาหารก่อนหน้านี้และเป็นอาหารต่อไปซึ่งจะช่วยรักษาระบบนิเวศให้สมดุล

แบคทีเรียเหล่านี้ยังช่วยในการช่วยเหลือหรือปรับปรุงสภาพแวดล้อมระบบนิเวศบางอย่างที่ปนเปื้อนจากอุบัติเหตุ ตัวอย่างเช่นในบริเวณที่มีน้ำมันรั่วกล่าวคือในกรณีเหล่านี้แบคทีเรียเหล่านี้จะช่วยบำบัดของเสียที่เป็นพิษเพื่อเปลี่ยนเป็นสารประกอบที่ปลอดภัยกว่า

การจัดหมวดหมู่

สิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์ด้วยเคมีบำบัดหรือเคมีแบ่งออกเป็นคีโมออโตโทรฟและคีโมเฮเทอโรโทรฟ

Chemoautotrophs

พวกเขาใช้ CO ₂เป็นแหล่งคาร์บอนโดยถูกดูดซึมผ่านวัฏจักรของคาลวินและเปลี่ยนเป็นส่วนประกอบของเซลล์

ในทางกลับกันพวกมันได้รับพลังงานจากการเกิดออกซิเดชันของสารประกอบอนินทรีย์อย่างง่ายที่ลดลงเช่นแอมโมเนีย (NH ₃ ), ไดไฮโดรเจน (H ₂ ), ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO ₂^- ), ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H ₂ S), กำมะถัน (S), ซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ (S ₂ O ₃^- ) หรือไอออนของเหล็ก (Fe ₂⁺ )

นั่นคือ ATP ถูกสร้างขึ้นโดยฟอสโฟรีเลชันออกซิเดชั่นระหว่างการออกซิเดชั่นของแหล่งอนินทรีย์ ดังนั้นพวกเขาอยู่แบบพอเพียงไม่ต้องการสิ่งมีชีวิตอื่นเพื่อความอยู่รอด

Chemoheterotrophs

ซึ่งแตกต่างจากก่อนหน้านี้สิ่งเหล่านี้ได้รับพลังงานจากการเกิดออกซิเดชันของโมเลกุลอินทรีย์ที่ลดลงที่ซับซ้อนเช่นกลูโคสผ่านไกลโคไลซิสไตรกลีเซอไรด์ผ่านการออกซิเดชั่นของเบต้าและกรดอะมิโนผ่านการขจัดออกซิเดชั่น ด้วยวิธีนี้พวกเขาได้รับโมเลกุล ATP

ในทางกลับกันสิ่งมีชีวิตคีโมเฮเทอโรโทรฟิกไม่สามารถใช้ CO ₂เป็นแหล่งคาร์บอนได้เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตที่ทำคีโม

ประเภทของ Chemotrophic Bacteria

แบคทีเรียกำมะถันไม่มีสี

ตามชื่อของมันคือแบคทีเรียที่ออกซิไดซ์กำมะถันหรืออนุพันธ์ที่ลดลง

แบคทีเรียเหล่านี้เป็นแอโรบิคอย่างเคร่งครัดและมีหน้าที่เปลี่ยนไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เกิดจากการสลายตัวของสารอินทรีย์ให้เปลี่ยนเป็นซัลเฟต (SO ₄^-2 ) ซึ่งเป็นสารประกอบที่พืชจะนำไปใช้ในที่สุด

ซัลเฟตทำให้ดินเป็นกรดให้มี pH ประมาณ 2 เนื่องจากการสะสมของโปรตอน H ⁺และกรดซัลฟิวริกจะเกิดขึ้น

ลักษณะนี้ใช้ในบางภาคส่วนของเศรษฐกิจโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเกษตรซึ่งสามารถแก้ไขดินที่เป็นด่างมากได้

ทำได้โดยการนำกำมะถันผงลงในดินเพื่อให้แบคทีเรียเฉพาะที่มีอยู่ (ซัลโฟแบคทีเรีย) ออกซิไดซ์กำมะถันและปรับสมดุล pH ของดินให้เป็นค่าที่เหมาะสมสำหรับการเกษตร

สายพันธุ์เคมีที่ออกซิไดซ์กำมะถันทั้งหมดเป็นแกรมลบและอยู่ในไฟลัมโปรตีโอแบคทีเรีย ตัวอย่างของแบคทีเรียที่ออกซิไดซ์กำมะถันคือ Acidithiobacillus thiooxidans

แบคทีเรียบางชนิดสามารถสะสมธาตุกำมะถันที่ไม่ละลายน้ำ(S ⁰ ) ในรูปของแกรนูลภายในเซลล์เพื่อใช้เมื่อแหล่งกำมะถันภายนอกหมดลง

แบคทีเรียไนโตรเจน

ในกรณีนี้แบคทีเรียจะออกซิไดซ์สารประกอบไนโตรเจนลดลง มีสองประเภทแบคทีเรียไนโตรซิไฟและแบคทีเรียไนไตรต์

อดีตมีความสามารถในการออกซิไดซ์แอมโมเนีย (NH3) ซึ่งเกิดจากการสลายตัวของสารอินทรีย์เพื่อเปลี่ยนเป็นไนไตรต์ (NO ₂ ) และภายหลังเปลี่ยนไนไตรต์เป็นไนเตรต (NO ₃^- ) ซึ่งเป็นสารประกอบที่พืชสามารถนำไปใช้ได้ .

ตัวอย่างของแบคทีเรียไนโตรซิไฟเออร์คือสกุล Nitrosomonas และเนื่องจากแบคทีเรียที่เป็นไนตริไฟต์เป็นสกุล Nitrobacter

แบคทีเรียเหล็ก

แบคทีเรียเหล่านี้มีสภาพเป็นกรดกล่าวคือพวกมันต้องการ pH ที่เป็นกรดเพื่อที่จะอยู่รอดได้เนื่องจากที่ pH เป็นกลางหรือเป็นด่างสารประกอบเหล็กจะออกซิไดซ์ตามธรรมชาติโดยไม่จำเป็นต้องมีแบคทีเรียเหล่านี้

ดังนั้นเพื่อให้แบคทีเรียเหล่านี้สามารถออกซิไดซ์สารประกอบเหล็กในเหล็ก (Fe ²⁺ ) เป็นเฟอร์ริก (Fe ³⁺ ) pH ของตัวกลางจึงต้องเป็นกรด

มันควรจะตั้งข้อสังเกตว่าแบคทีเรียเหล็กใช้เวลาส่วนใหญ่ของเอทีพีที่ผลิตในปฏิกิริยาการขนส่งอิเล็กตรอนแบบย้อนกลับที่จะได้รับการลดการใช้พลังงานที่จำเป็นในการตรึงของโคโลราโด2

นั่นคือเหตุผลที่แบคทีเรียเหล่านี้ต้องออกซิไดซ์ Fe ⁺²จำนวนมากเพื่อให้สามารถพัฒนาได้เนื่องจากพลังงานเพียงเล็กน้อยถูกปล่อยออกมาจากกระบวนการออกซิเดชั่น

ตัวอย่าง: แบคทีเรีย Acidithiobacillus ferrooxidans เปลี่ยนคาร์บอเนตเหล็กที่มีอยู่ในน้ำที่เป็นกรดซึ่งไหลผ่านเหมืองถ่านหินให้เป็นเหล็กออกไซด์

สายพันธุ์เคมีโมลิโธรพิกที่ออกซิไดซ์เหล็กทั้งหมดเป็นแกรมลบและอยู่ในไฟลัมโปรตีโอแบคทีเรีย

ในทางกลับกันสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่ออกซิไดซ์เหล็กก็สามารถออกซิไดซ์กำมะถันได้เช่นกัน แต่ไม่ใช่ในทางกลับกัน

แบคทีเรียไฮโดรเจน

แบคทีเรียเหล่านี้ใช้ไฮโดรเจนโมเลกุลเป็นแหล่งพลังงานในการผลิตสารอินทรีย์และใช้ CO ₂เป็นแหล่งคาร์บอน แบคทีเรียเหล่านี้เป็น chemoautotrophs ปัญญา

ส่วนใหญ่พบในภูเขาไฟ นิกเกิลเป็นสิ่งจำเป็นในที่อยู่อาศัยเนื่องจากไฮโดรเจนทั้งหมดมีสารประกอบนี้เป็นปัจจัยร่วมของโลหะ แบคทีเรียเหล่านี้ขาดเยื่อหุ้มชั้นใน

ในเมแทบอลิซึมไฮโดรเจนจะรวมอยู่ในไฮโดรเจนเนสในพลาสมาเมมเบรนซึ่งจะย้ายโปรตอนออกไปด้านนอก

ด้วยวิธีนี้ไฮโดรเจนภายนอกจะผ่านเข้าสู่ภายในโดยทำหน้าที่เป็นไฮโดรเจนภายในแปลง NAD ⁺เป็น NADH ซึ่งเมื่อรวมกับคาร์บอนไดออกไซด์และ ATP จะส่งผ่านไปยังวัฏจักรคาลวิน

แบคทีเรีย Hydrogenomonas ยังสามารถใช้สารประกอบอินทรีย์หลายชนิดเป็นแหล่งพลังงานได้

อ้างอิง

Prescott, Harley และ Klein Microbiology 7th ed. McGraw-Hill Interamericana 2007, Madrid
ผู้ให้ข้อมูล Wikipedia, « Chemiotroph, » Wikipedia, สารานุกรมเสรี, en.wikipedia.org
Geo F.Brooks, Karen C. Carroll, Janet S. Butel, Stephen A. Morse, Timothy A.Mietzner (2014) จุลชีววิทยาทางการแพทย์ 26e. McGRAW-HILL Interamericana de Editores, SA de CV
González M, González N. คู่มือจุลชีววิทยาทางการแพทย์. พิมพ์ครั้งที่ 2 เวเนซุเอลา: ผู้อำนวยการฝ่ายสื่อและสิ่งพิมพ์ของมหาวิทยาลัย Carabobo; 2554.
Jimeno, A. & Ballesteros, M. 2009. ชีววิทยา 2. กลุ่ม Santillana Promoter ไอ 974-84-7918-349-3

CHEMOTROPHS: ลักษณะและประเภท - ชีววิทยา - 2026