Sebbene a prima vista possano sembrare molto diversi o anche meno sofisticati, i procarioti hanno almeno una cosa in comune con tutti gli altri organismi: richiedono carburante per alimentare le loro vite. procarioti, che includono organismi nei domini Batteri e Archaea, sono molto diversi quando si tratta di metabolismo o delle reazioni chimiche che gli organismi usano per produrre carburante.
Ad esempio, una categoria di procarioti, chiamata estremofili, prosperano in condizioni che cancellerebbero altre forme di vita, come l'acqua surriscaldata delle bocche idrotermali nelle profondità dell'oceano. Questi batteri dello zolfo gestiscono bene le temperature dell'acqua fino a 750 gradi Fahrenheit e ottengono il loro carburante dall'idrogeno solforato trovato nelle prese d'aria.
Alcuni dei più importanti procarioti si affidano alla cattura di fotoni per produrre il loro carburante attraverso la fotosintesi. Questi organismi sono fototrofi.
Che cos'è un fototrofo?
La parola fototrofi dà il primo indizio rivelando cosa rende importanti questi organismi. Significa "nutrimento leggero" in greco. In parole povere, i fototrofi sono organismi che ottengono la loro energia dai fotoni, o particelle di luce. Probabilmente lo sai già
piante verdi usa la luce per far passare l'energia fotosintesi.Tuttavia, questo processo non è limitato alle piante. Molti organismi procarioti ed eucarioti effettuano la fotosintesi per produrre il proprio cibo, compresi i batteri fotosintetici e alcuni alghe.
Mentre la fotosintesi è simile tra tutti gli organismi che lo fanno, il processo della fotosintesi batterica è meno complicato della fotosintesi delle piante.
Che cos'è la clorofilla batterica?
Proprio come le piante verdi, i batteri fototrofi usano i pigmenti per catturare i fotoni come fonti di energia per la fotosintesi. Per i batteri, questi sono batterioclorofille trovato nella membrana plasmatica (piuttosto che in cloroplasti come pianta clorofilla pigmenti).
Le batterioclorofille esistono in sette varietà conosciute, etichettate a, b, c, d, e, cS o g. Ogni variante è strutturalmente diversa e quindi in grado di assorbire un tipo specifico di luce dallo spettro, che va dalla radiazione infrarossa alla luce rossa alla luce rossa lontana. Il tipo di batterioclorofilla contenuto in un batterio fototrofico dipende dalla sua specie.
Passi nella fotosintesi batterica
Proprio come la fotosintesi delle piante, la fotosintesi batterica avviene in due fasi: reazioni alla luce e reazioni oscure.
Nel palcoscenico leggero, le batterioclorofille catturano i fotoni. Il processo di assorbimento di questa energia luminosa eccita la batterioclorofilla, innescando una valanga di trasferimenti di elettroni e infine producendo adenosina trifosfato (ATP) e nicotinammide adenina dinucleotide fosfato (NADPH).
Nel palcoscenico oscuro, quelle molecole di ATP e NADPH vengono utilizzate nelle reazioni chimiche che trasformano l'anidride carbonica in carbonio organico attraverso un processo chiamato fissazione del carbonio.
Diversi tipi di batteri producono carburante fissando il carbonio in modi diversi utilizzando una fonte di carbonio come l'anidride carbonica. Ad esempio, i cianobatteri utilizzano il ciclo di Calvin. Questo meccanismo utilizza un composto con cinque atomi di carbonio chiamato RuBP per catturare una molecola di anidride carbonica e formare una molecola con sei atomi di carbonio. Questo si divide in due parti uguali e una metà esce dal ciclo come molecola di zucchero.
L'altra metà si trasforma in una molecola con cinque atomi di carbonio, grazie a reazioni che coinvolgono ATP e NADPH. Quindi, il ciclo ricomincia. Altri batteri si affidano al contrario ciclo di Krebs, che è una serie di reazioni chimiche che utilizzano donatori di elettroni (come idrogeno, solfuro o tiosolfato) per produrre carbonio organico dai composti inorganici anidride carbonica e acqua.
Perché i fototrofi sono importanti?
Fototrofi che utilizzano la fotosintesi (chiamati fotoautotrofi) costituiscono la base della catena alimentare. Altri organismi che non possono eseguire la fotosintesi ottengono il loro carburante utilizzando organismi fotoautotrofi come fonte di cibo.
Poiché non possono convertire la luce in carburante da soli, questi organismi mangiano semplicemente gli organismi che lo fanno e usano i loro corpi come fonte di energia. Poiché la fissazione del carbonio utilizza l'anidride carbonica per produrre carburante sotto forma di molecole di zucchero, i fototrofi aiutano a ridurre l'eccesso di anidride carbonica nell'atmosfera.
I fototrofi possono anche essere responsabili dell'ossigeno libero nell'atmosfera che ti consente di respirare e prosperare sulla Terra. Questa possibilità – chiamata il Grande Evento di Ossigenazione – propone che cianobatteri l'esecuzione della fotosintesi e il rilascio di ossigeno come sottoprodotto alla fine hanno prodotto troppo ossigeno per essere assorbito dal ferro nell'ambiente.
Questo eccesso è diventato parte dell'atmosfera e ha plasmato Evoluzione sul pianeta da quel punto in poi, rendendo possibile alla fine l'emergere degli umani.