Phototroph (Prokaryote Metabolism): Hva er det?

Selv om de ved første øyekast kan virke veldig forskjellige eller til og med mindre sofistikerte, har prokaryoter minst en ting til felles med alle andre organismer: de krever drivstoff for å drive livene deres. Prokaryoter, som inkluderer organismer i domenene Bakterier og Archaea, er veldig forskjellige når det gjelder metabolisme, eller de kjemiske reaksjonene som organismer bruker for å produsere drivstoff.

For eksempel en kategori prokaryoter, kalt ekstremofiler, trives under forhold som vil utslette andre livsformer, for eksempel det superoppvarmede vannet i hydrotermiske ventilasjoner dypt i havet. Disse svovelbakteriene takler vanntemperaturer opp til 750 grader Fahrenheit helt fint, og de får drivstoffet fra hydrogensulfidet som finnes i ventilasjonene.

Noen av de viktigste prokaryotene er avhengige av fotonfangst for å produsere sitt drivstoff gjennom fotosyntese. Disse organismer er fototrofer.

Ordet fototrof gir den første ledetråden som avslører hva som gjør disse organismene viktige. Det betyr "lett næring" på gresk. Enkelt sagt er fototrofer organismer som får energi fra fotoner eller lyspartikler. Du vet sannsynligvis allerede det

Denne prosessen er imidlertid ikke begrenset til planter. Mange prokaryote og eukaryote organismer utfører fotosyntese for å lage sin egen mat, inkludert fotosyntetiske bakterier og noen alger.

Mens fotosyntese er lik blant alle organismer som gjør det, er prosessen med bakteriell fotosyntese mindre komplisert enn plantefotosyntese.

Akkurat som grønne planter bruker fototrofiske bakterier pigmenter til å fange fotoner som energikilder for fotosyntese. For bakterier er disse bakterioklorofyller finnes i plasmamembranen (snarere enn i kloroplaster som plante klorofyll pigmenter).

Bakterioklorofyller finnes i syv kjente varianter, merket a, b, c, d, e, c_s eller g. Hver variant er strukturelt forskjellig og kan derfor absorbere en bestemt type lys fra spekteret, alt fra infrarød stråling til rødt lys til langt rødt lys. Hvilken type bakterioklorofyll en fototrof bakterie inneholder, avhenger av arten.

Akkurat som plantefotosyntese, forekommer bakteriell fotosyntese i to trinn: lysreaksjoner og mørke reaksjoner.

I lys scene, fanger bakterioklorofyllene fotoner. Prosessen med å absorbere denne lysenergien begeistrer bakterioklorofyllen, utløser et skred av elektronoverføringer og til slutt produserer adenosintrifosfat (ATP) og nikotinamidadenindinukleotidfosfat (NADPH).

I mørkt stadium, disse ATP- og NADPH-molekylene brukes i kjemiske reaksjoner som omdanner karbondioksid til organisk karbon gjennom en prosess som kalles karbonfiksering.

Ulike typer bakterier lager drivstoff ved å fiksere karbon på forskjellige måter ved hjelp av en karbonkilde som karbondioksid. For eksempel bruker cyanobakterier Calvin syklus. Denne mekanismen bruker en forbindelse med fem karboner kalt RuBP for å fange ett molekyl karbondioksid og danne et molekyl med seks karbonatomer. Denne deles i to like store biter, og den ene halvdelen går ut av syklusen som et sukkermolekyl.

Den andre halvdelen forvandles til et molekyl med fem karbon, takket være reaksjoner som involverer ATP og NADPH. Deretter begynner syklusen igjen. Andre bakterier er avhengige av det motsatte Krebs sykler, som er en serie kjemiske reaksjoner som bruker elektrondonorer (som hydrogen, sulfid eller tiosulfat) for å produsere organisk karbon fra de uorganiske forbindelsene karbondioksid og vann.

Fototrofer som bruker fotosyntese (kalt fotoautotrofer) danner basen i næringskjeden. Andre organismer som ikke kan utføre fotosyntese, får drivstoff ved å bruke fotoautotrofe organismer som matkilde.

Fordi de ikke kan konvertere lys til drivstoff alene, spiser disse organismer bare organismer som gjør det, og bruker kroppene som en energikilde. Siden karbonfiksering bruker karbondioksid til å produsere drivstoff i form av sukkermolekyler, bidrar fototrofer til å redusere overflødig karbondioksid i atmosfæren.

Fototrofer kan til og med være ansvarlige for det frie oksygenet i atmosfæren som gjør at du kan puste og trives på jorden. Denne muligheten - kalt Great Oxygenation Event - foreslår det cyanobakterier å utføre fotosyntese og frigjøre oksygen som et biprodukt produserte til slutt for mye oksygen til å bli absorbert av jern i miljøet.

Dette overskuddet ble en del av atmosfæren og formet utvikling på planeten fra det punktet og fremover, noe som gjør det mulig for mennesker til slutt å dukke opp.