Chociaż na pierwszy rzut oka mogą wydawać się bardzo różne lub nawet mniej wyrafinowane, prokariota mają co najmniej jedną cechę wspólną ze wszystkimi innymi organizmami: wymagają paliwa by zasilić ich życie. Prokariota, które obejmują organizmy z domen Bakterie i Archaea, są bardzo zróżnicowane, jeśli chodzi o metabolizm lub reakcje chemiczne, które organizmy wykorzystują do produkcji paliwa.
Na przykład jedna kategoria prokariotów, zwana ekstremofile, rozwijają się w warunkach, które zniszczyłyby inne formy życia, takie jak przegrzana woda z kominów hydrotermalnych głęboko w oceanie. Te bakterie siarkowe dobrze radzą sobie z temperaturą wody do 750 stopni Fahrenheita, a paliwo czerpią z siarkowodoru znajdującego się w otworach wentylacyjnych.
Niektóre z najważniejszych prokariontów polegają na wychwytywaniu fotonów, aby wytworzyć swoje paliwo poprzez fotosyntezę. Te organizmy są fototrofy.
Co to jest fototrof?
Słowo fototrof daje pierwszą wskazówkę ujawniającą, co sprawia, że te organizmy są ważne. Po grecku oznacza „lekkie pożywienie”. Mówiąc prościej, fototrofy to organizmy, które czerpią energię z fotonów lub cząstek światła. Pewnie już to wiesz
zielone rośliny użyj światła, aby przepuścić energię fotosynteza.Jednak ten proces nie ogranicza się do roślin. Wiele organizmów prokariotycznych i eukariotycznych przeprowadza fotosyntezę w celu wytworzenia własnego pożywienia, w tym bakterie fotosyntetyczne i niektóre glony.
Podczas gdy fotosynteza jest podobna wśród wszystkich organizmów, które to robią, proces fotosyntezy bakteryjnej jest mniej skomplikowany niż fotosynteza roślin.
Co to jest chlorofil bakteryjny?
Podobnie jak rośliny zielone, bakterie fototroficzne wykorzystują pigmenty do wychwytywania fotonów jako źródła energii do fotosyntezy. W przypadku bakterii są to bakteriochlorofile znaleźć w błonie komórkowej (zamiast w chloroplasty jak roślina chlorofil pigmenty).
Bakteriochlorofile występują w siedmiu znanych odmianach, oznaczonych jako a, b, c, d, e, cs lub g. Każdy wariant jest strukturalnie inny i dlatego może pochłaniać określony rodzaj światła z widma, od promieniowania podczerwonego przez światło czerwone do dalekiej czerwieni. Rodzaj bakteriochlorofilu, który zawiera bakteria fototroficzna, zależy od jej gatunku.
Etapy fotosyntezy bakteryjnej
Podobnie jak fotosynteza roślin, fotosynteza bakterii przebiega w dwóch etapach: lekkie reakcje i ciemne reakcje.
w lekka scena, bakteriochlorofile wychwytują fotony. Proces pochłaniania tej energii świetlnej pobudza bakteriochlorofil, wywołując lawinę transferów elektronów i ostatecznie wytwarzając trifosforan adenozyny (ATP) i fosforan dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NADPH).
w ciemna scena, te cząsteczki ATP i NADPH są wykorzystywane w reakcjach chemicznych, które przekształcają dwutlenek węgla w węgiel organiczny w procesie zwanym wiązaniem węgla.
Różne rodzaje bakterii wytwarzają paliwo, wiążąc węgiel na różne sposoby przy użyciu źródła węgla, takiego jak dwutlenek węgla. Na przykład cyjanobakterie używają Cykl Calvina. Mechanizm ten wykorzystuje związek z pięcioma atomami węgla zwany RuBP, aby złapać jedną cząsteczkę dwutlenku węgla i utworzyć cząsteczkę z sześcioma atomami węgla. Dzieli się to na dwie równe części, a jedna połowa wychodzi z cyklu jako cząsteczka cukru.
Druga połowa przekształca się w cząsteczkę z pięcioma atomami węgla, dzięki reakcjom z udziałem ATP i NADPH. Następnie cykl zaczyna się od nowa. Inne bakterie polegają na odwrotnej sytuacji cykl Krebsa, który jest szeregiem reakcji chemicznych, w których wykorzystuje się donory elektronów (takie jak wodór, siarczek lub tiosiarczan) do produkcji węgla organicznego ze związków nieorganicznych: dwutlenku węgla i wody.
Dlaczego fototrofy są ważne?
Fototrofy wykorzystujące fotosyntezę (tzw fotoautotrofy) stanowią podstawę łańcucha pokarmowego. Inne organizmy, które nie mogą przeprowadzać fotosyntezy, uzyskują paliwo, wykorzystując organizmy fotoautotroficzne jako źródło pożywienia.
Ponieważ nie mogą samodzielnie przekształcić światła w paliwo, organizmy te po prostu zjadają organizmy, które to robią i wykorzystują swoje ciała jako źródło energii. Ponieważ wiązanie węgla wykorzystuje dwutlenek węgla do produkcji paliwa w postaci cząsteczek cukru, fototrofy pomagają zmniejszyć nadmiar dwutlenku węgla w atmosferze.
Fototrofy mogą nawet odpowiadać za wolny tlen w atmosferze, który umożliwia oddychanie i rozwój na Ziemi. Ta możliwość – zwana Wielkim Wydarzeniem Natleniania – sugeruje, że: cyjanobakteria przeprowadzanie fotosyntezy i uwalnianie tlenu jako produktu ubocznego ostatecznie wytworzyło zbyt dużo tlenu, aby mógł zostać wchłonięty przez żelazo w środowisku.
Ten nadmiar stał się częścią atmosfery i ukształtował się ewolucja na planecie od tego momentu, umożliwiając w końcu wyłonienie się ludzi.
