Nors iš pirmo žvilgsnio jie gali atrodyti labai skirtingi arba net ne tokie sudėtingi, prokariotai turi bent vieną bendrą bruožą su visais kitais organizmais: jie reikalauti kuro valdyti jų gyvenimą. Prokariotai, kurie apima organizmus bakterijų ir archajų srityse, yra labai įvairūs metabolizmo ar cheminių reakcijų, kurias organizmai naudoja kurui gaminti, srityje.
Pavyzdžiui, viena prokariotų kategorija, vadinama ekstremofilai, klestės tokiomis sąlygomis, kurios sunaikintų kitas gyvybės formas, pavyzdžiui, giliai vandenyne esantis perkaitintas hidroterminių angų vanduo. Šios sieros bakterijos puikiai veikia vandens temperatūrą iki 750 laipsnių pagal Farenheito laipsnį, o degalus jos gauna iš vandenilio sulfido, esančio ventiliacijos angose.
Kai kurie svarbiausi prokariotai naudoja fotonų surinkimą, kad gautų kurą fotosintezės būdu. Šie organizmai yra fototrofai.
Kas yra fototrofas?
Žodis fototrofas pateikia pirmą užuominą, atskleidžiančią, kuo šie organizmai yra svarbūs. Tai graikų kalba reiškia „lengvas maistas“. Paprasčiau tariant, fototrofai yra organizmai, kurie energiją gauna iš fotonų arba šviesos dalelių. Tikriausiai tai jau žinote
Tačiau šis procesas neapsiriboja augalais. Daugelis prokariotinių ir eukariotinių organizmų vykdo fotosintezę, kad pagamintų savo maistą, įskaitant fotosintetines bakterijas ir kai kuriuos dumbliai.
Nors fotosintezė yra panaši tarp visų organizmų, kurie tai daro, bakterijų fotosintezės procesas yra mažiau komplikuotas nei augalų fotosintezė.
Kas yra bakterinis chlorofilas?
Kaip ir žalieji augalai, fototrofinės bakterijos naudoja pigmentus, kad užfiksuotų fotonus kaip fotosintezės energijos šaltinius. Bakterijoms tai yra bakteriochlorofilai randama plazmos membranoje (o ne chloroplastai kaip augalas chlorofilas pigmentai).
Bakteriochlorofilai yra septyniose žinomose veislėse, pažymėtose a, b, c, d, e, cs arba g. Kiekvienas variantas yra struktūriškai skirtingas, todėl sugeba sugerti tam tikro tipo šviesą iš spektro, pradedant infraraudonuoju spinduliu, baigiant raudona ir tolima raudona šviesa. Fototrofinės bakterijos bakteriochlorofilo tipas priklauso nuo jo rūšies.
Bakterijų fotosintezės etapai
Kaip ir augalų fotosintezė, bakterijų fotosintezė vyksta dviem etapais: šviesos reakcijos ir tamsios reakcijos.
Viduje konors šviesos scena, bakteriochlorofilai sulaiko fotonus. Šios šviesos energijos absorbavimo procesas sužadina bakteriochlorofilą, sukeldamas elektronų pernašos laviną ir galiausiai gamindamas adenozino trifosfatas (ATP) ir nikotinamido adenino dinukleotido fosfatas (NADPH).
Viduje konors tamsioji scena, tos ATP ir NADPH molekulės naudojamos cheminėse reakcijose, kurios anglies dioksidą paverčia organine anglimi per procesą, vadinamą anglies fiksavimu.
Skirtingos bakterijų rūšys gamina kurą, įvairiais būdais fiksuodamos anglį, naudodamos anglies šaltinį, pvz., Anglies dioksidą. Pavyzdžiui, mėlynžiedės bakterijos naudoja Kalvino ciklas. Šis mechanizmas naudoja junginį su penkiais anglimis, vadinamais RuBP, kad sugautų vieną anglies dioksido molekulę ir suformuotų molekulę su šešiais anglimis. Tai suskaidoma į dvi lygias dalis ir viena pusė išeina iš ciklo kaip cukraus molekulė.
ATP ir NADPH reakcijų dėka kita pusė transformuojasi į molekulę su penkiais anglimis. Tada ciklas prasideda iš naujo. Kitos bakterijos pasikliauja atvirkščiai Krebso ciklas, tai yra cheminių reakcijų serija, kurios metu naudojami elektronų donorai (pvz., vandenilis, sulfidas ar tiosulfatas), kad iš neorganinių junginių anglies dioksido ir vandens būtų gaunama organinė anglis.
Kodėl fototrofai yra svarbūs?
Fototrofai, kuriuose naudojama fotosintezė (vadinama fotoautrofai) sudaro maisto grandinės pagrindą. Kiti organizmai, kurie negali atlikti fotosintezės, degalus gauna naudodami fotoautotrofinius organizmus kaip maisto šaltinį.
Kadangi jie patys negali paversti šviesos degalais, šie organizmai tiesiog valgo organizmus, kurie tai daro ir naudoja savo kūną kaip energijos šaltinį. Kadangi fiksuojant anglį, anglies dioksidas naudojamas kuro gamybai cukraus molekulių pavidalu, fototrofai padeda sumažinti anglies dioksido perteklių atmosferoje.
Fototrofai gali būti netgi atsakingi už laisvą deguonį atmosferoje, kuris leidžia jums kvėpuoti ir klestėti Žemėje. Ši galimybė, vadinama didžiuoju deguonies prisotinimo įvykiu, tai siūlo cianobakterijos atliekant fotosintezę ir išskiriant deguonį kaip šalutinį produktą, galiausiai susidarė per daug deguonies, kad jį galėtų absorbuoti geležis aplinkoje.
Šis perteklius tapo atmosferos dalimi ir formos evoliucija planetoje nuo to taško į priekį, o tai leidžia žmonėms galiausiai atsirasti.