- egenskaber
- Habitat
- Funktion i miljøet
- Klassifikation
- Chemoautotrophs
- Chemoheterotrophs
- Typer af kemotrofiske bakterier
- Farveløse svovlbakterier
- Kvælstofbakterier
- Jernbakterier
- Hydrogenbakterier
- Referencer
De chemotrophs eller chemosynthetic er en gruppe af organismer til at overleve reducerede uorganiske forbindelser, der anvendes som et råmateriale, hvorfra derive energi til senere brug det i respiratorisk metabolisme.
Denne egenskab, som disse mikroorganismer har til at opnå energi fra meget enkle forbindelser til generering af komplekse forbindelser, er også kendt som kemosyntesen, hvorfor disse organismer undertiden også kaldes kemosyntetisk.
Nitrobacter er en slægt med kemotrofiske bakterier
Et andet vigtigt kendetegn er, at disse mikroorganismer adskilles fra resten ved at vokse i strengt mineralmedier og uden lys, derfor kaldes de undertiden kemolyttrofer.
egenskaber
Habitat
Varme kilder, levested for kemosyntetiske bakterier
Disse bakterier lever, hvor mindre end 1% sollys trænger ind, dvs. de trives i mørke, næsten altid i nærvær af ilt.
Imidlertid er det ideelle sted til udvikling af kemosyntetiske bakterier overgangslagene mellem aerobe og anaerobe tilstande.
De mest almindelige steder er: de dybe sedimenter, omgivelserne i ubådens relieffer eller i ubådens højder beliggende i den midterste del af verdenshavene, kendt som midthavsrygge.
Disse bakterier er i stand til at overleve i miljøer med ekstreme forhold. På disse steder kan der være hydrotermiske åbninger, hvorfra varmt vand strømmer eller endda magmaudstrømning.
Funktion i miljøet
Disse mikroorganismer er essentielle i økosystemet, da de omdanner de giftige kemikalier, der stammer fra disse ventilationsåbninger, til mad og energi.
Derfor spiller kemosyntetiske organismer en grundlæggende rolle i nyttiggørelsen af mineralfødevarer og redder også energi, som ellers ville gå tabt.
Det vil sige, at de fremmer vedligeholdelsen af den trofiske kæde eller fødevarekæden.
Dette betyder, at de fremmer overførsel af næringsstoffer gennem de forskellige arter i et biologisk samfund, hvor hver enkelt lever af det foregående og er mad til det næste, hvilket hjælper med at opretholde et økosystem i balance.
Disse bakterier bidrager også til redning eller forbedring af nogle økologiske miljøer, der er forurenet af ulykker. F.eks. I oliespildsområder, dvs. i disse tilfælde er disse bakterier med til at behandle giftigt affald for at omdanne det til sikrere forbindelser.
Klassifikation
Kemosyntetiske eller kemotrofiske organismer klassificeres i kemoautotrofer og kemoheterotrofer.
Chemoautotrophs
De bruger CO 2 som en kulstofkilde, der assimileres gennem Calvin-cyklussen og omdannes til cellulære komponenter.
På den anden side, de får energi fra oxidationen af reducerede simple uorganiske forbindelser, såsom: ammoniak (NH 3), dihydrogen (H 2), nitrogendioxid (NO 2 -), hydrogensulfid (H 2 S), svovl (S), svovltrioxid (S 2 O 3 -) eller jern-ion (Fe 2 +).
Det vil sige ATP genereres ved oxidativ phosphorylering under oxidationen af den uorganiske kilde. Derfor er de selvforsynende, de har ikke brug for et andet levende væsen for at overleve.
Chemoheterotrophs
I modsætning til de foregående, får disse energi gennem oxidation af komplekse reducerede organiske molekyler, såsom glukose gennem glycolyse, triglycerider gennem beta-oxidation og aminosyrer gennem oxidativ deamination. På denne måde opnår de ATP-molekyler.
På den anden side kan kemoheterotrofe organismer ikke bruge CO 2 som en kulstofkilde, som kemoautotrofiske organismer gør.
Typer af kemotrofiske bakterier
Farveløse svovlbakterier
Som navnet antyder, er det bakterier, der oxiderer svovl eller dets reducerede derivater.
Disse bakterier er strengt aerobe og er ansvarlige for omdannelse af hydrogensulfid, der produceres ved nedbrydning af organisk stof, for at omdanne det til sulfat (SO 4 -2), en forbindelse, der til sidst vil blive brugt af planter.
Sulfat syrner jorden til en pH-værdi på ca. 2 på grund af ophobningen af H + -protoner, og svovlsyre dannes.
Denne egenskab bruges af visse sektorer i økonomien, især inden for landbruget, hvor de kan korrigere ekstremt alkaliske jordarter.
Dette gøres ved at indføre pulveriseret svovl i jorden, så de tilstedeværende specialiserede bakterier (sulfobakterier) oxiderer svovlet og således balanserer jordens pH til værdier, der er egnede til landbrug.
Alle svovloxiderende kemolytrofiske arter er gramnegative og hører til phylum Proteobacteria. Et eksempel på en bakterie, der oxiderer svovl, er Acidithiobacillus thiooxidans.
Nogle bakterier kan akkumulere elementært svovl (S 0) uopløseligt som granulater i cellen til brug når eksterne svovlkilder er ude.
Kvælstofbakterier
I dette tilfælde oxiderer bakterierne reducerede nitrogenforbindelser. Der er to typer, nitrosificerende bakterier og nitrifierende bakterier.
De førstnævnte er i stand til at oxidere ammoniak (NH3), der genereres fra nedbrydning af organisk stof for at omdanne det til nitriter (NO 2), og sidstnævnte omdanner nitriter til nitrater (NO 3 -), forbindelser, der kan bruges af planter..
Som eksempler på nitrosificerende bakterier er slægten Nitrosomonas, og som nitrifierende bakterier er slægten Nitrobacter.
Jernbakterier
Disse bakterier er acidofile, dvs. de kræver en sur pH-værdi for at overleve, eftersom jernholdige forbindelser ved neutral eller alkalisk pH oxideres spontant uden behov for tilstedeværelse af disse bakterier.
Derfor skal pH-værdien af mediet nødvendigvis være sur for at disse bakterier skal være i stand til at oxidere jernforbindelser (Fe 2+) til jern (Fe 3+).
Det skal bemærkes, at jernbakterier bruger det meste af ATP, der er produceret i revers elektrontransportreaktioner, for at opnå den nødvendige reduktionseffekt i fikseringen af CO 2.
Derfor er disse bakterier nødt til at oxidere store mængder Fe +2 for at være i stand til at udvikle sig, fordi der frigives lidt energi fra oxidationsprocessen.
Eksempel: Bakterien Acidithiobacillus ferrooxidans omdanner jerncarbonatet, der er til stede i sure farvande, der strømmer gennem kulminerne til jernoxid.
Alle jernoxiderende kemolythrofiske arter er gramnegative og tilhører phylum Proteobacteria.
På den anden side er alle arter, der oxiderer jern, også i stand til at oxidere svovl, men ikke omvendt.
Hydrogenbakterier
Disse bakterier bruger molekylært brint som en energikilde til at producere organisk stof og bruger CO 2 som en kulstofkilde. Disse bakterier er fakultative kemoautotrofer.
De findes hovedsageligt i vulkaner. Nikkel er essentielt i sit levested, da alle hydrogenaser indeholder denne forbindelse som en metallisk cofaktor. Disse bakterier mangler en indre membran.
I dets metabolisme er brint inkorporeret i en hydrogenase i plasmamembranen, der translokerer protoner til ydersiden.
På denne måde passerer det ydre brint ind i det indre, der fungerer som en intern hydrogenase, og omdanner NAD + til NADH, som sammen med kuldioxid og ATP passerer ind i Calvin-cyklussen.
Hydrogenomonas-bakterier er også i stand til at bruge et antal organiske forbindelser som energikilder.
Referencer
- Prescott, Harley og Klein Microbiology 7. udg. McGraw-Hill Interamericana 2007, Madrid.
- Wikipedia-bidragydere, «Chemiotroph,» Wikipedia, The Free Encyclopedia, en.wikipedia.org
- Geo F. Brooks, Karen C. Carroll, Janet S. Butel, Stephen A. Morse, Timothy A. Mietzner. (2014). Medicinsk mikrobiologi, 26e. McGRAW-HILL Interamericana de Editores, SA de CV
- González M, González N. Manual of Medical Microbiology. 2. udgave, Venezuela: Direktoratet for medier og publikationer fra University of Carabobo; 2011.
- Jimeno, A. & Ballesteros, M. 2009. Biologi 2. Santillana Promoter Group. ISBN 974-84-7918-349-3