Χαρακτηριστική χημειοφυσική και τύποι

Το χημιότροφα ή χημειοσυνθετική είναι μια ομάδα οργανισμών που για να επιβιώσουν χρησιμοποιούν μειωμένες ανόργανες ενώσεις, ως πρώτη ύλη, από όπου λαμβάνουν ενέργεια για να την χρησιμοποιήσουν αργότερα στον αναπνευστικό μεταβολισμό.

Αυτή η ιδιότητα που οι μικροοργανισμοί αυτοί έχουν να αποκτήσουν ενέργεια από πολύ απλές ενώσεις για τη δημιουργία σύνθετων ενώσεων είναι επίσης γνωστή ως χημειοσύνθεση, έτσι μερικές φορές αυτοί οι οργανισμοί καλούνται επίσης χημειοσυνθετικοί..

Ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό είναι ότι αυτοί οι μικροοργανισμοί διακρίνονται από τον υπόλοιπο, αναπτύσσοντας σε αυστηρά ορυκτά και απηλλαγμένα από το φως περιβάλλοντα, έτσι αποκαλούνται μερικές φορές χημειολιθοτρόφη..

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά
  • 1.1 Οικοτόπος
  • 1.2 Λειτουργία στο περιβάλλον
• 2 Ταξινόμηση
  • 2.1 Χημειοτροτρόφια
  • 2.2 Χημειοετεροτρόφη
• 3 Τύποι χημειοτροπικών βακτηριδίων
  • 3.1 Άχρωμα βακτήρια θείου
  • 3.2 Αζωτούχα βακτήρια
  • 3.3 Σίδηρος βακτήρια
  • 3.4 Υδρογόνα βακτήρια
• 4 Αναφορές

Χαρακτηριστικά

Habitat

Αυτά τα βακτήρια ζουν όπου το ηλιακό φως διεισδύει λιγότερο από 1%, δηλαδή, αναπτύσσονται στο σκοτάδι, σχεδόν πάντοτε παρουσία οξυγόνου.

Ωστόσο, η ιδανική θέση για την ανάπτυξη χημειοσυνθετικών βακτηριδίων είναι τα μεταβατικά στρώματα μεταξύ αερόβιων και αναερόβιων συνθηκών.

Οι πιο συνηθισμένες τοποθεσίες είναι: τα βαθιά ιζήματα, τα περίχωρα των υποθαλάσσιων αναγλύφων ή στις υποθαλάσσιες υψομετρικές ανισότητες που βρίσκονται στο μεσαίο τμήμα των ωκεανών, γνωστές ως ωκεάνιες κορυφές.

Αυτά τα βακτήρια είναι σε θέση να επιβιώσουν σε περιβάλλοντα με ακραίες συνθήκες. Σε αυτά τα σημεία μπορεί να υπάρχουν υδροθερμικές οπές από τις οποίες ρέει το ζεστό νερό ή ακόμα και η έξοδος μαγματικών.

Λειτουργία στο περιβάλλον

Αυτοί οι μικροοργανισμοί είναι απαραίτητοι στο οικοσύστημα, καθώς μετατρέπουν τα τοξικά χημικά που προέρχονται από αυτά τα ανοίγματα σε τρόφιμα και ενέργεια.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι χημειοσυνθετικοί οργανισμοί διαδραματίζουν θεμελιώδη ρόλο στην ανάκτηση των ορυκτών τροφών και επίσης στη διάσωση ενέργειας που διαφορετικά θα χαθούν.

Δηλαδή, ευνοούν τη διατήρηση της τροφικής αλυσίδας ή της τροφικής αλυσίδας.

Αυτό σημαίνει ότι προωθούν τη μεταφορά θρεπτικών ουσιών μέσω των διαφορετικών ειδών μιας βιολογικής κοινότητας, όπου κάθε μία τροφοδοτεί την προηγούμενη και είναι η επόμενη, η οποία συμβάλλει στη διατήρηση ενός οικοσυστήματος σε ισορροπία..

Αυτά τα βακτήρια συμβάλλουν επίσης στη διάσωση ή βελτίωση κάποιων οικολογικών περιβαλλόντων μολυσμένων από ατυχήματα. Για παράδειγμα, σε περιοχές πετρελαιοκηλίδας, δηλαδή σε αυτές τις περιπτώσεις τα βακτήρια αυτά βοηθούν στη θεραπεία των τοξικών αποβλήτων για να τα μετατρέψουν σε πιο αβλαβείς ενώσεις.

Ταξινόμηση

Οι χημικοσυνθετικοί ή χηατροφικοί οργανισμοί ταξινομούνται σε χημειοαυτοτρόφους και χημειοετεροτρόφους.

Chemoautotrophs

Χρησιμοποιούν CO₂ ως πηγή άνθρακα, εξομοιώνεται με την πορεία του κύκλου Calvin και μετατρέπεται σε κυτταρικά συστατικά.

Από την άλλη πλευρά, λαμβάνουν την ενέργεια της οξείδωσης μειωμένων απλών ανόργανων ενώσεων, όπως: αμμωνία (ΝΗ)₃), διϋδρογόνο (Η₂), διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ₂^-), υδρόθειο (Η₂S), θείο (S), τριοξείδιο του θείου (S)₂Ο₃^-) ή ιόντος σιδήρου (Fe₂⁺).

Δηλαδή, η ΑΤΡ παράγεται από οξειδωτική φωσφορυλίωση κατά την διάρκεια της οξείδωσης της ανόργανης πηγής. Ως εκ τούτου, είναι αυτάρκεις, δεν χρειάζονται άλλο ζωντανό να επιβιώσουν.

Χημειοετεροτρόφους

Σε αντίθεση με τα προηγούμενα, λαμβάνουν ενέργεια μέσω της οξείδωσης σύνθετων μειωμένων οργανικών μορίων, όπως η γλυκόζη μέσω της γλυκόλυσης, τα τριγλυκερίδια μέσω βήτα οξείδωσης και των αμινοξέων μέσω οξειδωτικής απαμίνωσης. Με αυτόν τον τρόπο αποκτούν μόρια ΑΤΡ.

Από την άλλη πλευρά, οι χημειοετεροτροφικοί οργανισμοί δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν CO₂ ως πηγή άνθρακα, όπως και οι χημειοατροφικοί οργανισμοί.

Τύποι χημειοτροπικών βακτηρίων

Άχρωμα βακτήρια θείου

Όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι βακτήρια που οξειδώνουν το θείο ή τα μειωμένα παράγωγά του.

Αυτά τα βακτήρια είναι αυστηρά αερόβια και είναι υπεύθυνα για το μετασχηματισμό του υδρόθειου που παράγεται κατά την αποσύνθεση της οργανικής ύλης, για να μετατραπεί σε θειικό (SO₄^-2), μια ένωση που τελικά θα χρησιμοποιηθεί από τα φυτά.

Το θειικό οξύ οξύνει το χώμα σε ένα ρΗ περίπου 2, επειδή συσσωρεύονται πρωτόνια του Η⁺ και σχηματίζεται θειικό οξύ.

Αυτό το χαρακτηριστικό εκμεταλλεύεται ορισμένοι τομείς της οικονομίας, ειδικά στη γεωργία, όπου μπορούν να διορθώσουν εξαιρετικά αλκαλικές εκτάσεις.

Αυτό γίνεται με την εισαγωγή σκόνης θείου στο χώμα, έτσι ώστε τα εξειδικευμένα βακτηρίδια που υπάρχουν (σουλφοβακτήρια) να οξειδούν το θείο και έτσι να εξισορροπήσουν το pH του εδάφους σε τιμές κατάλληλες για τη γεωργία..

Όλα τα χημειολιθοτροπικά είδη που οξειδώνουν το θείο είναι αρνητικά κατά gram και ανήκουν στα πρωτεΐνη του phylum Proteobacteria. Ένα παράδειγμα βακτηρίων που οξειδώνουν το θείο είναι Acidithiobacillus thiooxidans.

Ορισμένα βακτήρια μπορούν να συσσωρεύουν στοιχειακό θείο (S.⁰) αδιάλυτο με τη μορφή κόκκων εντός του κυττάρου, για χρήση όταν εξαντλούνται οι εξωτερικές πηγές θείου.

Αζωτούχα βακτήρια

Σε αυτή την περίπτωση τα βακτήρια οξειδώνουν μειωμένες ενώσεις αζώτου. Υπάρχουν δύο τύποι βακτηρίων νιτροποίησης και νιτροποίησης.

Τα πρώτα είναι ικανά να οξειδώσουν την αμμωνία (NH3), τα οποία παράγονται από την αποσύνθεση της οργανικής ύλης για να μετατραπεί σε νιτρώδη (NO.₂), και το τελευταίο μετατρέπει τα νιτρώδη σε νιτρικά (NO₃^-), ενώσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τα φυτά.

Παραδείγματα βακτηρίων νιτροποίησης είναι το γένος Nitrosomonas και ως νιτροποιητικά βακτήρια υπάρχει το γένος Nitrobacter.

Βακτήρια σιδήρου

Αυτά τα βακτήρια είναι όξινα, δηλαδή απαιτούν όξινο ρΗ για να επιβιώσουν, αφού σε ουδέτερο ή αλκαλικό pH οι ενώσεις σιδήρου οξειδώνονται αυθόρμητα χωρίς την ανάγκη αυτών των βακτηριδίων.

Επομένως, για αυτά τα βακτηρίδια να οξειδώσουν τις ενώσεις σιδήρου σιδήρου (Fe²⁺) σίδηρος (Fe³⁺), το pH του μέσου πρέπει να είναι όξινο.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα βακτήρια σιδήρου ξοδεύουν το μεγαλύτερο μέρος του ΑΤΡ που παράγεται στις αντιδράσεις της ανάστροφης μεταφοράς ηλεκτρονίων, για να επιτευχθεί η απαραίτητη μειωτική ισχύς στη σταθεροποίηση του CO₂.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα βακτήρια αυτά πρέπει να οξειδώσουν μεγάλες ποσότητες Fe⁺² να είναι σε θέση να αναπτυχθεί, λόγω του γεγονότος ότι απελευθερώνεται λίγη ενέργεια από την διαδικασία οξείδωσης.

Παράδειγμα: το βακτήριο Acidithiobacillus ferrooxidans μετατρέπει το ανθρακικό σίδηρο που υπάρχει στα όξινα νερά που ρέουν μέσω των ανθρακωρυχείων στο οξείδιο του σιδήρου.

Όλα τα χημειολιθοτροπικά είδη που οξειδώνουν το σίδηρο είναι αρνητικά κατά gram και ανήκουν στα πρωτεΐνη του phylum Proteobacteria.

Από την άλλη πλευρά, όλα τα είδη που οξειδώνουν το σίδηρο είναι επίσης ικανά να οξειδώσουν το θείο, αλλά όχι το αντίστροφο.

Υδρογόνα βακτήρια

Αυτά τα βακτήρια χρησιμοποιούν μοριακό υδρογόνο ως πηγή ενέργειας για την παραγωγή οργανικής ύλης και τη χρήση CO₂ ως πηγή άνθρακα. Αυτά τα βακτήρια είναι προαιρετικά χημοαυτοτροφικά.

Βρίσκονται κυρίως στα ηφαίστεια. Στο περιβάλλον του, το νικέλιο είναι απαραίτητο, αφού όλες οι υδρογονάσες περιέχουν αυτή την ένωση ως μεταλλικό συμπαράγοντα. Αυτά τα βακτήρια στερούνται εσωτερικής μεμβράνης.

Στο μεταβολισμό του, το υδρογόνο ενσωματώνεται σε μια υδρογόνωση της μεμβράνης πλάσματος που μετατοπίζει τα πρωτόνια προς τα έξω.

Με αυτό τον τρόπο, το εξωτερικό υδρογόνο περνά στο εσωτερικό ενεργώντας ως εσωτερική υδρογονάση, μετατρέποντας το NAD⁺ σε NADH, η οποία μαζί με διοξείδιο του άνθρακα και ATP περνούν από τον κύκλο Calvin.

Τα βακτήρια Υδρομονογονίδια Είναι επίσης σε θέση να χρησιμοποιήσουν έναν ορισμένο αριθμό οργανικών ενώσεων ως πηγές ενέργειας.

Αναφορές

1. Prescott, Harley and Klein Microbiology 7η έκδ. McGraw-Hill Interamericana 2007, Μαδρίτη.
2. Οι συνεργάτες της Wikipedia, "Quimiótrofo", Wikipedia, Η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια, es.wikipedia.org
3. Geo F. Brooks, Karen C. Carroll, Janet S. Butel, Stephen A. Morse, Timothy Α. Mietzner. (2014). Ιατρική μικροβιολογία, 26ε. McGRAW-HILL Interamericana de Editores, S.A. του C.V.
4. González M, González N. Εγχειρίδιο ιατρικής μικροβιολογίας. 2η έκδοση, Βενεζουέλα: Διεύθυνση ΜΜΕ και εκδόσεις του Πανεπιστημίου του Καραμποπό. 2011.
5. Jimeno, Α. & Ballesteros, Μ. 2009. Βιολογία 2. Ομάδα προωθητών Santillana. ISBN 974-84-7918-349-3