AUTOTROF ERNÆRING: EGENSKABER, STADIER, TYPER, EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

Den autotrofiske ernæring er en proces, der forekommer i autotrofiske organismer, hvor fra uorganiske stoffer produceres de nødvendige forbindelser til vedligeholdelse og udvikling af disse levende væsener. I dette tilfælde kommer energien fra sollys eller nogle kemiske forbindelser.

For eksempel er planter og alger autotrofiske organismer, da de producerer deres egen energi; de behøver ikke at fodre med andre levende væsener. I modsætning hertil er planteædende, altetende eller kødædende dyr heterotrofer.

Autotrof ernæring. Kilde: pixabay.com

Under hensyntagen til den type kilde, der bruges i ernæringsproceduren, er der fotoautotrofiske og kemoautotrofiske organismer. De førstnævnte får deres energi fra sollys og er repræsenteret af planter, alger og nogle fotosyntetiske bakterier.

På den anden side bruger kemoautotrofer forskellige reducerede uorganiske forbindelser, såsom molekylært brint, til at udføre de procedurer, der giver dem mulighed for at få deres næringsstoffer. Denne gruppe består af bakterier.

egenskaber

- Energikonvertering

Det første princip i termodynamik siger, at energi hverken ødelægges eller skabes. Det gennemgår transformationer i andre typer energi, der er forskellig fra den originale kilde. I denne forstand omdannes kemisk og solenergi i autotrof ernæring til forskellige biprodukter, såsom glukose.

- Energioverførsel

Autotrof ernæring er typisk for autotrofiske væsener, der danner grundlaget for alle fødekæder. I denne forstand overføres energien fra autotrofier til de primære forbrugere, der forbruger dem og derefter til de rovdyr, der fortærer de primære.

Således er en plante, som en autotrof organisme eller producentorganisme, den vigtigste mad til hjorte (primær forbruger) og bjergløve ​​(sekundær forbruger), den jager og spiser hjorte. Når løven dør, virker mikroorganismer og bakterier på det nedbrydelige stof, og energien vender tilbage til jorden igen.

I hydrotermiske åbninger er autotrofiske bakterier den producerende organisme på fødevaren. Muslinger og snegle er de primære forbrugere og lever af bakterier. Til gengæld inkluderer blæksprutte disse bløddyr i sin kost.

- Specialiserede strukturer og stoffer

kloroplaster

kloroplast

Chloroplaster er ovale organeller findes i cellerne i planter og alger. De er omgivet af membraner, og fotosynteseprocessen finder sted inde i dem.

De to membranøse væv, der omgiver dem, har en kontinuerlig struktur, der afgrænser dem. Det ydre lag er gennemtrængeligt på grund af tilstedeværelsen af ​​poriner. Hvad angår den indre membran, indeholder den proteiner, der er ansvarlige for transport af stoffer.

Inde i det har et hulrum, kendt som en stroma. Der er ribosomer, lipider, stivelsesgranulater og cirkulært dobbeltstrenget DNA. Derudover har de saccler, der kaldes thylakoider, hvis membraner indeholder fotosyntetiske pigmenter, lipider, enzymer og proteiner.

Fotosyntetiske pigmenter

Disse pigmenter absorberer energien fra sollys, der skal behandles af det fotosyntetiske system.

klorofyl

klorofyl

Chlorophyll er et grønt pigment, der består af en ring af et kromoprotein kaldet porphyrin. Omkring den vandrer elektroner frit, hvilket får ringen til at få potentiale til at vinde eller miste elektroner.

På grund af dette har det potentialet til at levere elektroner, der er aktiveret til andre molekyler. Således opsamles solenergi og overføres til andre fotosyntetiske strukturer.

Der er flere typer af klorofyl. Chlorophyll a er i planter og alger. Type b findes i planter og grøn alger. På den anden side findes chlorophyll c i dinoflagellater, og type d besættes af cyanobakterier.

carotenoider

Som andre fotosyntetiske pigmenter fanger carotenoider lysenergi. Ud over dette bidrager de imidlertid til at sprede overskydende absorberet stråling.

Carotenoider mangler evnen til direkte at bruge lysenergi til fotosyntesen. Disse overfører den absorberede energi til klorofylen, hvorfor de betragtes som tilbehørspigmenter.

Ekstreme miljøer

Tardigrades, en Phylum kendt for sin evne til at overleve i meget uslebne miljøer. Kilde: Willow Gabriel, Goldstein Lab, via Wikimedia Commons

Mange kemoautotrofer, inklusive nitrifierende bakterier, er fordelt i søer, have og på jorden. Nogle andre har dog en tendens til at leve i nogle usædvanlige økosystemer, hvor der er de kemikalier, der er nødvendige for at udføre oxidation.

F.eks. Oxiderer de bakterier, der lever i aktive vulkaner svovl for at fremstille deres mad. I Yellowstone National Park i USA er der også bakterier, der er placeret i varme kilder. Nogle bor også dybt i havet tæt på hydrotermiske åbninger.

I dette område siver vand gennem en spalte i de varme klipper. Dette får forskellige mineraler til at blive inkorporeret i havvand, blandt andet hydrogensulfid, som bruges af bakterier til kemosyntesen.

Stadier af autotrof ernæring

Generelt udvikler autotrof ernæring sig i tre faser. Disse er:

Membranpassagen og energifangst

I denne proces passerer reducerede uorganiske molekyler, såsom ammoniak, og enkle uorganiske molekyler, såsom salte, vand og kuldioxid, gennem den semi-permeable cellemembran uden at forårsage cellen nogen energiudgift.

På den anden side indfanges lysenergi i fotoautotrofiske organismer, som er kilden, der bruges til at udføre fotosynteseprocessen.

Metabolisme

Under autotrof ernæring forekommer et sæt kemiske reaktioner i cellecytoplasmaet. Som et resultat af disse processer opnås den biokemiske energi, der vil blive brugt af cellen til at udføre dens vitale funktioner.

udskillelse

Denne sidste fase består af eliminering gennem den semi-permeable cellemembran af alle affaldsprodukter, der kommer fra ernæringsmetabolismen.

typer

Under hensyntagen til den anvendte energikilde klassificeres autotrof ernæring på to måder, fotoautotrofisk og kemoautotrofisk.

Photoautotrophs

Photoautotrophs er organismer, der får energien til at fremstille organiske forbindelser fra sollys, en proces kaldet fotosyntese. Grønalger, planter og nogle fotosyntetiske bakterier hører til denne gruppe.

Fotosyntese forekommer i chloroplaster og har to faser. Den første er den lette. I dette er der en dissociation af vandmolekylet, som lysenergi bruges til. Produktet fra denne fase er ATP- og NADPH-molekyler.

Denne kemiske energi bruges i det andet trin i processen, kendt som den mørke fase. Dette forekommer i stroma af chloroplasts og modtager det navn, fordi det ikke kræver lysenergi for kemiske processer at finde sted.

NADPH og ATP, produkt fra den lette fase, bruges til at syntetisere organisk stof, såsom glukose, under anvendelse af carbondioxid, sulfater og nitriter og nitrater som en kilde til nitrogen.

Chemoautotrophs

Nitrobacter er en slægt med kemotrofiske bakterier

Kemoautotrofiske organismer, der er repræsenteret af bakterier, er i stand til at anvende reducerede uorganiske forbindelser som grundlag for respiratorisk metabolisme.

På samme måde som fotoautotrofer bruger denne gruppe kuldioxid (CO2) som den vigtigste kilde til kulstof, der assimileres på samme måde af reaktionerne fra Calvin-cyklussen. I modsætning til disse bruger kemoautotrofer ikke sollys som en energikilde.

Den energi, de har brug for, er produktet fra oxidation af nogle reducerede uorganiske forbindelser, såsom molekylært brint, jernholdigt jern, hydrogensulfid, ammoniak og forskellige reducerede former for svovl (H2S, S, S2O3-).

I øjeblikket findes kemoautotrofer ofte i dybt vand, hvor sollys er næsten nul. Mange af disse organismer har brug for at leve omkring vulkanske åbninger. På denne måde er miljøet varmt nok til, at den metaboliske proces forekommer i en høj hastighed.

Eksempler på levende ting med autotrof ernæring

Planterne

Med få undtagelser, såsom Venus flytrap (Dionaea muscipula), der kan fælde og fordøje insekter gennem enzymatisk handling, er alle planter udelukkende autotrofiske.

Grønalger

Grønalger er en paraphyletisk gruppe af alger, som er tæt knyttet til landplanter. Der er i øjeblikket mere end 10.000 forskellige arter. De lever generelt i forskellige ferskvandshabitater, selvom de kunne findes i nogle søer på planeten.

Denne gruppe har pigmenter såsom chlorophyll a og b, xanthophylls, β-caroten og nogle reservestoffer, såsom stivelse.

Eksempler:

- Ulva lactuca, kendt som lamilla, er en grøn alger, der vokser i mellemvandszonen i det store flertal af verdenshavene. Det har særlig lange blade med krøllede kanter, der giver det et salatudseende.

Denne art er inden for gruppen af ​​spiselige alger. Derudover bruges det i kosmetikindustrien til fremstilling af fugtgivende produkter.

- Volvox aureus lever i frisk vand og danner sfæriske kolonier på cirka 0,5 mm. Disse klynger består af omkring 300 til 3200 celler, som er forbundet med plasma-fibre. Stivelse akkumuleres i chloroplaster, og de har fotosyntetiske pigmenter, såsom chlorophyll a, b og ß-caroten.

Cyanobakterier

Cyanobakterier blev tidligere kendt under navnene chloroxybacteria, blågrønne alger og blågrønne alger. Dette skyldes, at det har klorofyllpigmenter, der giver det den grønne farvetone. De har også en morfologi, der ligner alger.

Disse er et bakteriefilum, der består af de eneste prokaryoter med evnen til at bruge sollys som energi og vand som en kilde til elektroner til fotosyntesen.

Jernbakterier (

Bakterien Acidithiobacillus ferrooxidans får energi fra jernholdigt jern. I denne proces omdannes de uopløselige jernatomer i vand til en opløselig molekylær form i vand. Dette har gjort det muligt for denne art at blive brugt til at udvinde jern fra nogle mineraler, hvor de ikke kunne fjernes på en konventionel måde.

Farveløse svovlbakterier

Disse bakterier omdanner hydrogensulfid, et produkt af nedbrydning af organisk stof, til sulfat. Denne forbindelse bruges af planter.

Referencer

1. Boyce A., Jenking CM (1980) Autotrof ernæring. I: Metabolisme, bevægelse og kontrol. Gendannes fra link.springer.com.
2. Encyclopaedia Britannica (2019). Autotrofisk metabolisme. Gendannes fra britannica.com
3. Kim Rutledge, Melissa McDaniel, Diane Boudreau, Tara Ramroop, Santani Teng, Erin Sprout, Hilary Costa, Hilary Hall, Jeff Hunt (2011). Autotrof. Gendannes fra nationalgeographic.org.
4. F. Sage (2008). Autotrofe. Gendannes fra sciencedirect.com.
5. Manrique, Esteban. (2003). Fotosyntetiske pigmenter, noget mere end indfangning af lys til fotosyntesen. Gendannes fra researchgate.net.
6. Martine Altido (2018). Ernæringstyper af bakterier. Gendannes fra sciencing.com.