Auch wenn sie auf den ersten Blick sehr unterschiedlich oder sogar weniger ausgereift erscheinen mögen, haben Prokaryonten mit allen anderen Organismen mindestens eines gemeinsam: Sie benötige Treibstoff um ihr Leben zu stärken. Prokaryoten, zu denen Organismen aus den Domänen Bakterien und Archaeen gehören, sind sehr vielfältig, wenn es um den Stoffwechsel oder die chemischen Reaktionen, mit denen die Organismen Treibstoff produzieren, geht.
Zum Beispiel eine Kategorie von Prokaryoten, genannt Extremophile, gedeihen unter Bedingungen, die andere Lebensformen auslöschen würden, wie zum Beispiel das überhitzte Wasser hydrothermaler Quellen tief im Ozean. Diese Schwefelbakterien kommen mit Wassertemperaturen von bis zu 750 Grad Fahrenheit gut zurecht, und sie beziehen ihren Brennstoff aus dem Schwefelwasserstoff in den Lüftungsöffnungen.
Einige der wichtigsten Prokaryonten sind auf Photoneneinfang angewiesen, um ihren Brennstoff durch Photosynthese zu produzieren. Diese Organismen sind phototrophe.
Was ist ein Phototroph?
Das Wort phototroph gibt den ersten Hinweis darauf, was diese Organismen wichtig macht. Es bedeutet auf Griechisch „leichte Nahrung“. Einfach ausgedrückt sind Phototrophe Organismen, die ihre Energie aus Photonen oder Lichtteilchen beziehen. Das weißt du wahrscheinlich schon grüne Pflanzen Verwenden Sie Licht, um Energie durch Photosynthese.
Dieser Prozess ist jedoch nicht auf Pflanzen beschränkt. Viele prokaryontische und eukaryontische Organismen betreiben Photosynthese, um ihre eigene Nahrung herzustellen, darunter photosynthetische Bakterien und einige Algen.
Während die Photosynthese bei allen Organismen, die dies tun, ähnlich ist, ist der Prozess der bakteriellen Photosynthese weniger kompliziert als die pflanzliche Photosynthese.
Was ist bakterielles Chlorophyll?
Genau wie grüne Pflanzen verwenden phototrophe Bakterien Pigmente, um Photonen als Energiequellen für die Photosynthese einzufangen. Für Bakterien sind dies Bakteriochlorophylle in der Plasmamembran (und nicht in Chloroplasten wie pflanze Chlorophyll Pigmente).
Bakteriochlorophylle gibt es in sieben bekannten Varianten, die mit a, b, c, d, e, c bezeichnet werdenso oder g. Jede Variante ist strukturell unterschiedlich und kann daher eine bestimmte Lichtart aus dem Spektrum absorbieren, die von Infrarotstrahlung über rotes Licht bis hin zu tiefrotem Licht reicht. Die Art des Bakteriochlorophylls, das ein phototrophes Bakterium enthält, hängt von seiner Spezies ab.
Schritte in der bakteriellen Photosynthese
Genau wie die pflanzliche Photosynthese verläuft die bakterielle Photosynthese in zwei Phasen: Lichtreaktionen und dunkle Reaktionen.
In dem Lichtbühnefangen die Bakteriochlorophylle Photonen ein. Der Prozess der Absorption dieser Lichtenergie regt das Bakteriochlorophyll an, löst eine Lawine von Elektronentransfers aus und produziert schließlich Adenosintriphosphat (ATP) und Nicotinamidadenindinukleotidphosphat (NADPH).
In dem dunkle Bühne, werden diese ATP- und NADPH-Moleküle in chemischen Reaktionen verwendet, die Kohlendioxid durch einen Prozess namens Kohlenstofffixierung in organischen Kohlenstoff umwandeln.
Verschiedene Arten von Bakterien stellen Kraftstoff her, indem sie Kohlenstoff auf unterschiedliche Weise mit einer Kohlenstoffquelle wie Kohlendioxid fixieren. Cyanobakterien verwenden zum Beispiel die Calvin-Zyklus. Dieser Mechanismus verwendet eine Verbindung mit fünf Kohlenstoffen namens RuBP, um ein Molekül Kohlendioxid einzufangen und ein Molekül mit sechs Kohlenstoffen zu bilden. Dieses teilt sich in zwei gleiche Teile, und eine Hälfte verlässt den Kreislauf als Zuckermolekül.
Die andere Hälfte verwandelt sich dank Reaktionen mit ATP und NADPH in ein Molekül mit fünf Kohlenstoffatomen. Dann beginnt der Zyklus von neuem. Andere Bakterien verlassen sich auf das Gegenteil Krebs Zyklus, das ist eine Reihe von chemischen Reaktionen, bei denen Elektronendonatoren (wie Wasserstoff, Sulfid oder Thiosulfat) verwendet werden, um aus den anorganischen Verbindungen Kohlendioxid und Wasser organischen Kohlenstoff zu erzeugen.
Warum sind Phototrophs wichtig?
Phototrophe, die Photosynthese nutzen (genannt photoautotrophe) bilden die Basis der Nahrungskette. Andere Organismen, die keine Photosynthese durchführen können, erhalten ihren Treibstoff, indem sie photoautotrophe Organismen als Nahrungsquelle verwenden.
Da sie Licht nicht selbst in Treibstoff umwandeln können, fressen diese Organismen einfach die Organismen, die dies tun, und verwenden ihren Körper als Energiequelle. Da die Kohlenstofffixierung Kohlendioxid verwendet, um Treibstoff in Form von Zuckermolekülen zu produzieren, tragen Phototrophe dazu bei, überschüssiges Kohlendioxid in der Atmosphäre zu reduzieren.
Phototrophe können sogar für den freien Sauerstoff in der Atmosphäre verantwortlich sein, der es Ihnen ermöglicht, auf der Erde zu atmen und zu gedeihen. Diese Möglichkeit – das große Oxygenierungsereignis genannt – schlägt vor, dass Cyanobakterien Durch die Photosynthese und die Freisetzung von Sauerstoff als Nebenprodukt wurde schließlich zu viel Sauerstoff produziert, um von Eisen in der Umgebung aufgenommen zu werden.
Dieser Überschuss wurde Teil der Atmosphäre und geformt Evolution von diesem Zeitpunkt an auf dem Planeten, was es den Menschen ermöglicht, schließlich aufzutauchen.