AUTOTRÓF TÁPLÁLKOZÁS: JELLEMZŐK, SZAKASZOK, TÍPUSOK, PÉLDÁK - BIOLÓGIA - 2024

Az autotrofikus táplálkozás egy olyan folyamat, amely autotrofikus szervezetekben fordul elő, ahol szervetlen anyagokból előállítják a szükséges vegyületeket ezen élőlények fenntartásához és fejlődéséhez. Ebben az esetben az energia napfényből vagy valamilyen kémiai vegyületből származik.

Például a növények és algák autotrofikus szervezetek, mivel saját energiát termelnek; nem kell táplálkozniuk más élőlényekkel. Ezzel szemben a növényevő, mindenevő vagy húsevő állatok heterotrófok.

Autotróf táplálkozás. Forrás: pixabay.com

Figyelembe véve a táplálkozási eljárás során használt forrás típusát, vannak fotoautotróf és kemoautotróf organizmusok. Az előbbiek napfényből nyerik energiájukat, és növények, algák és egyes fotoszintézisű baktériumok képviselik őket.

Másrészt a kemoautotrófok különféle redukált szervetlen vegyületeket, például molekuláris hidrogént használnak olyan eljárások végrehajtására, amelyek lehetővé teszik számukra a tápanyagok előállítását. Ez a csoport baktériumokból áll.

jellemzők

- Energiakonverzió

A termodinamika első elve kimondja, hogy az energiát sem pusztítják el, sem pedig nem teremtik meg. Átalakulásokon megy keresztül más típusú energiákban is, amelyek eltérnek az eredeti forrástól. Ebben az értelemben az autotrofikus táplálkozásban a kémiai és a napenergia különféle melléktermékekké alakul, például glükózré.

- Energiaátadás

Az autotróf táplálkozás jellemző az autotrofikus lényekre, akik az összes tápláléklánc alapját képezik. Ebben az értelemben az energia az autotrofokból kerül át az elsődleges fogyasztókra, akik ezeket fogyasztják, majd a húsevőkre, akik az elsődleges fogyasztókat fogyasztják.

Így egy növény, mint autotrofikus vagy termelő szervezet, a szarvas (elsődleges fogyasztó) és a hegyi oroszlán (másodlagos fogyasztó) fő étele, vadászik és fogyasztja a szarvast. Az oroszlán meghalásakor a mikroorganizmusok és baktériumok hatnak a lebomló anyagra, és az energia visszatér a földre.

A hidrotermikus szellőzőnyílásokban az autotrofikus baktériumok képezik az élelmiszerháló termelő szervezetét. A kagylók és a csigák az elsődleges fogyasztók, baktériumokkal táplálkoznak. A polip viszont ezeket a puhatestűeket tartalmazza étrendjében.

- Speciális szerkezetek és anyagok

kloroplasztokat

kloroplasztisz

A kloroplasztok ovális organellák, amelyek a növények és algák sejtjeiben találhatók. Membránok veszik körül őket, és a fotoszintézis folyamata bennük zajlik.

A körülvevő két membránszövet folyamatos szerkezetű, amely körülhatárolja őket. A külső réteg áteresztőképességű porinok jelenléte miatt. Ami a belső membránt illeti, fehérjéket tartalmaz, amelyek felelősek az anyagok szállításáért.

Belül egy üreg, stroma néven ismert. Vannak riboszómák, lipidek, keményítő-granulátumok és kör alakú kettős szálú DNS. Ezen túlmenően, a tiroidoknak nevezett sakkulák, amelyek membránjai fotoszintézisű pigmenteket, lipideket, enzimeket és fehérjéket tartalmaznak.

Fotoszintetikus pigmentek

Ezek a pigmentek elnyelik a napfény energiáját, amelyet a fotoszintézis rendszer dolgoz fel.

Klorofill

Klorofill

A klorofill egy zöld pigment, amelyet egy porfirin nevû kromoproteingyûrû alkot. Körülött, az elektronok szabadon vándorolnak, aminek eredményeként a gyűrű elektronokat nyerhet vagy elveszíthet.

Emiatt képes elektronokat szolgáltatni, amelyek más molekulákhoz energiát kapnak. Így a napenergiát elfogják és továbbítják más fotoszintetikus struktúrákba.

Különböző típusú klorofill létezik. A klorofill a növényekben és algákban található. A b típusú növényeket és zöld algákat tartalmaz. Másrészt, a klorofill c jelen van a dinoflagelátokban, és a d típusú cianobaktériumok rendelkeznek.

A karotinoidok

Mint más fotoszintetikus pigmentek, a karotinoidok is elfogják a fény energiáját. Ezen túlmenően azonban hozzájárulnak a felesleges abszorbeált sugárzás eloszlásához.

A karotinoidok nem képesek közvetlenül felhasználni a fényenergiát a fotoszintézishez. Ezek átviszik az abszorbeált energiát a klorofillbe, ezért kiegészítő pigmenteknek tekintik őket.

Extrém környezetek

Tardigrades, a menedékjog, amely ismert a nagyon durva környezetben való túlélési képességéről. Forrás: Willow Gabriel, Goldstein Lab, a Wikimedia Commons segítségével

Sok kemoautotróf, beleértve a nitrifikáló baktériumokat is, elterjedt a tavakban, a tengerekben és a földön. Mások azonban hajlamosak szokatlan ökoszisztémákban élni, ahol léteznek az oxidációhoz szükséges vegyi anyagok.

Például az aktív vulkánokban élő baktériumok oxidálják a ként, hogy táplálékot képezzék. Az Egyesült Államokban, a Yellowstone Nemzeti Parkban vannak baktériumok, amelyek meleg forrásokban találhatók. Néhányan mélyen az óceánban élnek, hidrotermikus nyílások közelében.

Ezen a területen a víz áthatol egy résen a forró sziklákban. Ennek következtében különféle ásványok épülnek be a tengervízbe, köztük a hidrogén-szulfid, amelyet a baktériumok használnak a kemoszintézishez.

Az autotrofikus táplálkozás szakaszai

Az autotrofikus táplálkozás általában három szakaszban alakul ki. Ezek:

A membrán áthaladása és az energia elfogása

Ebben a folyamatban a redukált szervetlen molekulák, például ammónia, és az egyszerű szervetlen molekulák, például sók, víz és szén-dioxid áthaladnak a félig áteresztő sejtmembránon anélkül, hogy a sejt energiát pazarolna.

Másrészről, a fotoautotróf organizmusokban a fényenergiát fogják fel, amely a fotoszintézis folyamatának forrása.

Anyagcsere

Az autotrofikus táplálkozás során a sejt citoplazmájában egy sor kémiai reakció fordul elő. Ezeknek a folyamatoknak a eredményeként megkapjuk azt a biokémiai energiát, amelyet a sejt felhasznál az életfunkcióinak végrehajtására.

Kiválasztás

Ez a végső szakasz a tápanyagcseréből származó hulladéktermékeknek a féligáteresztő sejtmembránon keresztüli eltávolításából áll.

típusai

Figyelembe véve a felhasznált energiaforrást, az autotrofikus táplálkozást kétféleképpen lehet besorolni: fotoautotróf és kemoautotróf.

Photoautotrophs

A fotoautotrófok olyan szervezetek, amelyek energiát nyernek napfényből szerves vegyületek előállításához, ezt a folyamatot fotoszintézisnek nevezik. A zöld algák, növények és néhány fotoszintetikus baktérium ebbe a csoportba tartoznak.

A fotoszintézis kloroplasztokban zajlik, és két fázisú. Az első a könnyű. Ebben a vízmolekula disszociációja következik be, amelyre fényenergiát használnak. Ennek a fázisnak a terméke az ATP és a NADPH molekulák.

Ezt a kémiai energiát a folyamat második szakaszában, sötét fázisnak nevezik. Ez a kloroplasztok sztrómájában fordul elő, és ezt a nevet kapja, mert a kémiai folyamatokhoz nem szükséges fényenergia.

A könnyű fázis NADPH-ját és ATP-jét szerves anyagok, például glükóz szintézisére használják szén-dioxid, szulfátok, nitritek és nitrátok felhasználásával nitrogénforrásként.

Chemoautotrophs

A nitrobacter a kemotróf baktériumok nemzetsége

A baktériumok által képviselt kemoautotróf organizmusok redukált szervetlen vegyületeket képesek alkalmazni a légzés metabolizmusának alapjául.

A fotoautotrófokhoz hasonlóan ez a csoport szén-dioxidot (CO2) használ a fő szénforrásként, ugyanolyan módon asszimilálva a kalvin-ciklus reakciói által. Ezektől eltérően azonban a kemoautotrófok nem használnak napfényt energiaforrásként.

Az általuk igényelt energia néhány redukált szervetlen vegyület, például molekuláris hidrogén, vas, hidrogén-szulfid, ammónia és különféle redukált kénformák (H2S, S, S2O3-) oxidációjának terméke.

Jelenleg a kemoautotrófok gyakran megtalálhatók a mély vízben, ahol a napfény szinte nulla. Ezen organizmusok közül soknak vulkanikus nyílások körül kell élnie. Ilyen módon a környezet elég meleg ahhoz, hogy az anyagcserének folyamata nagy mértékben megtörténjen.

Példák az autotrofikus táplálkozású élő dolgokra

A növények

Néhány kivételtől eltekintve, például a Vénusz légycsapda (Dionaea muscipula), amely befoghatja és rovarokat enzimes hatással emészthet, minden növény kizárólag autotrofikus.

Zöld alga

A zöld algák egy parafületikus algacsoport, amelyek szorosan kapcsolódnak a szárazföldi növényekhez. Jelenleg több mint 10 000 különféle faj van. Általában különféle édesvízi élőhelyekben élnek, bár a bolygó egyes tengereiben megtalálhatók.

Ebben a csoportban vannak pigmentek, például klorofill a és b, xantofillok, β-karotin és néhány tartalék anyag, például keményítő.

Példák:

- Az Ulva lactuca, amelyet lamilla néven ismert, egy zöld alga, amely az óceánok túlnyomó többségének intertidális övezetében nő. Különösen hosszú levelei vannak, hullámos szélekkel, amelyek saláta megjelenését mutatják.

Ez a faj az ehető algák csoportjába tartozik. Ezen túlmenően a kozmetikai iparban, hidratáló termékek gyártásánál használják.

- A Volvox aureus édes vízben él, körülbelül 0,5 milliméter gömbös telepeket képezve. Ezek a klaszterek körülbelül 300–3200 sejtből állnak, amelyeket plazma szálak kapcsolnak össze. A keményítő a kloroplasztokban halmozódik fel, és fotoszintetikus pigmentekkel rendelkeznek, például klorofill a, b és ß-karotinnal.

A cianobaktériumok

A cianobaktériumokat korábban a kloroxibaktériumok, a kék-zöld algák és a kék-zöld algák néven ismerték. Ennek oka az, hogy klorofill pigmentekkel rendelkezik, amelyek ezt a zöld árnyalatot adják neki. Ezen kívül morfológiájuk hasonló az algákhoz.

Ezek egy baktériummenedzsment, amelyek az egyetlen olyan prokariótából állnak, amelyek képesek napfényt energiaként és vizet felhasználni elektronforrásként a fotoszintézishez.

Vas baktériumok (

Az Acidithiobacillus ferrooxidans baktériumok vasból nyernek energiát. Ebben a folyamatban a vízben oldhatatlan vas-atomok vízben oldódó molekuláris formává alakulnak. Ez lehetővé tette ennek a fajnak a felhasználását bizonyos ásványi anyagokból nyert vas kinyerésére, ahol ezeket nem lehetett szokásos módon eltávolítani.

Színtelen kén baktériumok

Ezek a baktériumok a hidrogén-szulfidot, amely a szerves anyag bomlásának terméke, szulfáttá alakítják. Ezt a vegyületet a növények használják.

Irodalom

1. Boyce A., Jenking CM (1980) Autotrofikus táplálkozás. In: Metabolizmus, mozgás és kontroll. Helyreállítva a link.springer.com webhelyről.
2. Encyclopaedia Britannica (2019). Autotróf anyagcsere. Helyreállítva a britannica.com webhelyről
3. Kim Rutledge, Melissa McDaniel, Diane Boudreau, Tara Ramroop, Santani Teng, Erin Sprout, Hilary Costa, Hilary Hall, Jeff Hunt (2011). Autotróf. Helyreállítva a nationalgeographic.org oldalról.
4. F. Sage (2008). Autotróf. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
5. Manrique, Esteban. (2003). Fotoszintetikus pigmentek, ami nem csupán a fény elkülönítése a fotoszintézishez. Helyreállítva a researchgate.net webhelyről.
6. Martine Altido (2018). A baktériumok táplálkozási típusai. Visszaállítva a sciencing.com webhelyről.