Deși pot părea foarte diferite sau chiar mai puțin sofisticate la prima vedere, procariotele au cel puțin un lucru în comun cu toate celelalte organisme: ele necesită combustibil pentru a-și alimenta viețile. Procariote, care includ organisme din domeniile Bacteria și Archaea, sunt foarte diverse atunci când vine vorba de metabolism sau de reacțiile chimice pe care organismele le folosesc pentru a produce combustibil.
De exemplu, o categorie de procariote, numită extremofili, prosperă în condiții care ar distruge alte forme de viață, cum ar fi apa supraîncălzită a orificiilor hidrotermale adânci în ocean. Aceste bacterii cu sulf se descurcă bine la temperaturi ale apei de până la 750 grade Fahrenheit și își obțin combustibilul din hidrogenul sulfurat din gurile de aerisire.
Unele dintre cele mai importante procariote se bazează pe captarea fotonilor pentru a-și produce combustibilul prin fotosinteză. Aceste organisme sunt fototrofe.
Ce este un fototrof?
Cuvantul fototrof oferă primul indiciu care dezvăluie ceea ce face ca aceste organisme să fie importante. În greacă înseamnă „hrană ușoară”. Pur și simplu, fototrofele sunt organisme care își obțin energia din fotoni sau particule de lumină. Probabil că știi deja asta
plante verzi folosiți lumina pentru a face energie fotosinteză.Cu toate acestea, acest proces nu este limitat la plante. Multe organisme procariote și eucariote efectuează fotosinteza pentru a-și face propriile alimente, inclusiv bacterii fotosintetice și unele alge.
În timp ce fotosinteza este similară între toate organismele care o fac, procesul de fotosinteză bacteriană este mai puțin complicat decât fotosinteza plantelor.
Ce este clorofila bacteriană?
La fel ca plantele verzi, bacteriile fototrofe folosesc pigmenți pentru a captura fotonii ca surse de energie pentru fotosinteză. Pentru bacterii, acestea sunt bacterioclorofile găsite în membrana plasmatică (mai degrabă decât în cloroplaste ca planta clorofilă pigmenți).
Bacterioclorofilele există în șapte soiuri cunoscute, etichetate a, b, c, d, e, cs sau g. Fiecare variantă este structural diferită și, prin urmare, este capabilă să absoarbă un anumit tip de lumină din spectru, variind de la radiația infraroșie la lumina roșie până la lumina roșie îndepărtată. Tipul de bacterioclorofilă pe care o conține o bacterie fototrofă depinde de specia sa.
Etape în fotosinteza bacteriană
La fel ca fotosinteza plantelor, fotosinteza bacteriană are loc în două etape: reacții ușoare și reacții întunecate.
În etapă ușoară, bacterioclorofilele captează fotoni. Procesul de absorbție a acestei energii luminoase excită bacterioclorofila, declanșând o avalanșă de transferuri de electroni și producând în cele din urmă adenozin trifosfat (ATP) și fosfat de nicotinamidă adenină dinucleotidică (NADPH).
În scenă întunecată, acele molecule ATP și NADPH sunt utilizate în reacții chimice care transformă dioxidul de carbon în carbon organic printr-un proces numit fixare a carbonului.
Diferite tipuri de bacterii produc combustibil prin fixarea carbonului în diferite moduri folosind o sursă de carbon, cum ar fi dioxidul de carbon. De exemplu, cianobacteriile folosesc Ciclul Calvin. Acest mecanism folosește un compus cu cinci atomi de carbon numit RuBP pentru a prinde o moleculă de dioxid de carbon și a forma o moleculă cu șase atomi de carbon. Aceasta se împarte în două bucăți egale, iar o jumătate iese din ciclu ca o moleculă de zahăr.
Cealaltă jumătate se transformă într-o moleculă cu cinci atomi de carbon, datorită reacțiilor care implică ATP și NADPH. Apoi, ciclul începe din nou. Alte bacterii se bazează pe revers Ciclul Krebs, care este o serie de reacții chimice care utilizează donatori de electroni (precum hidrogen, sulfură sau tiosulfat) pentru a produce carbon organic din compușii anorganici dioxid de carbon și apă.
De ce sunt importante fototrofele?
Fototrofe care utilizează fotosinteza (numite fotoautotrofe) formează baza lanțului trofic. Alte organisme care nu pot efectua fotosinteza își obțin combustibilul folosind organismele fotoautotrofe ca sursă de hrană.
Deoarece nu pot transforma singuri lumina în combustibil, aceste organisme mănâncă pur și simplu organismele care o fac și își folosesc corpul ca sursă de energie. Deoarece fixarea carbonului utilizează dioxid de carbon pentru a produce combustibil sub formă de molecule de zahăr, fototrofii ajută la reducerea excesului de dioxid de carbon din atmosferă.
Fototrofii pot fi chiar responsabili pentru oxigenul liber din atmosferă care vă permite să respirați și să prosperați pe Pământ. Această posibilitate - numită Marele Eveniment de Oxigenare - propune asta cianobacterii efectuarea fotosintezei și eliberarea oxigenului ca produs secundar a produs în cele din urmă prea mult oxigen pentru a fi absorbit de fier în mediu.
Acest exces a devenit parte a atmosferei și s-a format evoluţie pe planetă din acel moment înainte, făcând posibil ca oamenii să apară în cele din urmă.