Selvom de ved første øjekast kan virke meget forskellige eller endda mindre sofistikerede, har prokaryoter mindst én ting til fælles med alle andre organismer: de kræver brændstof for at drive deres liv. Prokaryoter, der inkluderer organismer i domænerne Bakterier og Archaea, er meget forskellige, når det kommer til stofskifte eller de kemiske reaktioner, som organismerne bruger til at producere brændstof.
For eksempel kaldes en kategori af prokaryoter ekstremofiler, trives under forhold, der ville udslette andre livsformer, såsom det superopvarmede vand i hydrotermiske åbninger dybt i havet. Disse svovlbakterier håndterer vandtemperaturer op til 750 grader Fahrenheit fint, og de får deres brændstof fra hydrogensulfidet, der findes i ventilationsåbningerne.
Nogle af de vigtigste prokaryoter er afhængige af fotonfangst for at producere deres brændstof gennem fotosyntese. Disse organismer er fototrofer.
Hvad er en fototrof?
Ordet fototrof giver den første anelse, der afslører, hvad der gør disse organismer vigtige. Det betyder "let næring" på græsk. Enkelt sagt er fototrofer organismer, der får deres energi fra fotoner eller lyspartikler. Det ved du sikkert allerede
grønne planter brug lys til at skabe energi igennem fotosyntese.Denne proces er dog ikke begrænset til planter. Mange prokaryote og eukaryote organismer udfører fotosyntese for at fremstille deres egen mad, herunder fotosyntetiske bakterier og nogle alger.
Mens fotosyntese er ens blandt alle organismer, der gør det, er processen med bakteriel fotosyntese mindre kompliceret end plantefotosyntese.
Hvad er bakteriel klorofyl?
Ligesom grønne planter bruger fototrofiske bakterier pigmenter til at fange fotoner som energikilder til fotosyntese. For bakterier er disse bakteriochlorophylls findes i plasmamembranen (snarere end i kloroplaster som plante klorofyl pigmenter).
Bakteriochlorophylls findes i syv kendte sorter mærket a, b, c, d, e, cs eller g. Hver variant er strukturelt forskellig og derfor i stand til at absorbere en bestemt type lys fra spektret, der spænder fra infrarød stråling til rødt lys til langt rødt lys. Den type bakteriochlorophyll, som en fototrof bakterie indeholder, afhænger af dens art.
Trin i bakteriel fotosyntese
Ligesom plantefotosyntese forekommer bakteriel fotosyntese i to faser: lysreaktioner og mørke reaktioner.
I lys scene, fanger bakteriochlorophyllerne fotoner. Processen med at absorbere denne lysenergi begejstrer bakteriochlorophyllen, der udløser en lavine af elektronoverførsler og i sidste ende producerer adenosintrifosfat (ATP) og nicotinamidadenindinucleotidphosphat (NADPH).
I mørkt stadium, disse ATP- og NADPH-molekyler anvendes i kemiske reaktioner, der omdanner kuldioxid til organisk kulstof gennem en proces kaldet kulstoffiksering.
Forskellige typer bakterier fremstiller brændstof ved at fiksere kulstof på forskellige måder ved hjælp af en kuldekilde, såsom kuldioxid. For eksempel bruger cyanobakterier Calvin cyklus. Denne mekanisme bruger en forbindelse med fem carbonatomer kaldet RuBP til at fange et molekyle kuldioxid og danne et molekyle med seks carbonatomer. Dette opdeles i to lige store stykker, og den ene halvdel går ud af cyklussen som et sukkermolekyle.
Den anden halvdel omdannes til et molekyle med fem carbonatomer takket være reaktioner, der involverer ATP og NADPH. Derefter begynder cyklussen igen. Andre bakterier er afhængige af omvendt Krebs cykler, som er en række kemiske reaktioner, der bruger elektrondonorer (såsom hydrogen, sulfid eller thiosulfat) til at producere organisk kulstof fra de uorganiske forbindelser kuldioxid og vand.
Hvorfor er fototrofer vigtige?
Fototrofer, der bruger fotosyntese (kaldet fotoautotrofer) danner bunden af fødekæden. Andre organismer, der ikke kan udføre fotosyntese, får deres brændstof ved at bruge fotoautotrofe organismer som fødekilde.
Fordi de ikke kan omdanne lys til brændstof alene, spiser disse organismer simpelthen de organismer, der gør, og bruger deres kroppe som energikilde. Da kulfiksering bruger kuldioxid til at producere brændstof i form af sukkermolekyler, hjælper fototrofer med at reducere overskydende kuldioxid i atmosfæren.
Fototrofer kan endda være ansvarlige for det frie ilt i atmosfæren, der gør det muligt for dig at trække vejret og trives på jorden. Denne mulighed - kaldet den store iltningsbegivenhed - foreslår det cyanobakterier udføre fotosyntese og frigive ilt som et biprodukt producerede til sidst for meget ilt til at blive absorberet af jern i miljøet.
Dette overskud blev en del af atmosfæren og formet udvikling fra planeten fremad, hvilket gør det muligt for mennesker til sidst at dukke op.