Хотя на первый взгляд они могут показаться очень разными или даже менее сложными, у прокариот есть по крайней мере одно общее со всеми другими организмами: они требуется топливо чтобы питать свою жизнь. Прокариоты, которые включают в себя организмы из доменов Бактерии и Археи, очень разнообразны, когда дело доходит до метаболизма или химических реакций, которые организмы используют для производства топлива.
Например, одна категория прокариот, называемая экстремофилы, процветают в условиях, которые уничтожат другие формы жизни, такие как перегретая вода гидротермальных источников глубоко в океане. Эти серные бактерии прекрасно переносят температуру воды до 750 градусов по Фаренгейту и получают топливо из сероводорода, содержащегося в вентиляционных отверстиях.
Некоторые из наиболее важных прокариот полагаются на захват фотонов для производства топлива посредством фотосинтеза. Эти организмы фототрофы.
Что такое фототроф?
Слово фототроф дает первый ключ к пониманию того, что делает эти организмы важными. По-гречески это означает «легкое питание». Проще говоря, фототрофы - это организмы, которые получают энергию от фотонов или частиц света. Вы, наверное, уже знаете, что
зеленые растения использовать свет, чтобы передать энергию фотосинтез.Однако этот процесс не ограничивается растениями. Многие прокариотические и эукариотические организмы осуществляют фотосинтез для производства собственной пищи, включая фотосинтезирующие бактерии и некоторые водоросли.
Хотя фотосинтез у всех организмов одинаков, процесс бактериального фотосинтеза менее сложен, чем фотосинтез растений.
Что такое бактериальный хлорофилл?
Как и зеленые растения, фототрофные бактерии используют пигменты для захвата фотонов в качестве источников энергии для фотосинтеза. Для бактерий это бактериохлорофиллы обнаруживается в плазматической мембране (а не в хлоропласты как растение хлорофилл пигменты).
Бактериохлорофиллы существуют в семи известных разновидностях, обозначенных a, b, c, d, e, c.s или г. Каждый вариант структурно отличается и поэтому способен поглощать определенный тип света из спектра, от инфракрасного излучения до красного света и до дальнего красного света. Тип бактериохлорофилла, который содержит фототрофная бактерия, зависит от ее вида.
Этапы бактериального фотосинтеза
Так же, как фотосинтез растений, фотосинтез бактерий происходит в два этапа: легкие реакции а также темные реакции.
в световая сцена, бактериохлорофиллы захватывают фотоны. Процесс поглощения этой световой энергии возбуждает бактериохлорофилл, вызывая лавину переноса электронов и в конечном итоге производя аденозинтрифосфат (АТФ) и никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФН).
в темная сценаэти молекулы АТФ и НАДФН используются в химических реакциях, которые превращают диоксид углерода в органический углерод посредством процесса, называемого фиксацией углерода.
Различные типы бактерий производят топливо, по-разному связывая углерод с помощью такого источника углерода, как диоксид углерода. Например, цианобактерии используют Цикл Кальвина. В этом механизме используется соединение с пятью атомами углерода, называемое RuBP, для улавливания одной молекулы углекислого газа и образования молекулы с шестью атомами углерода. Он разделяется на две равные части, и одна половина выходит из цикла как молекула сахара.
Другая половина превращается в молекулу с пятью атомами углерода благодаря реакциям с участием АТФ и НАДФН. Затем цикл начинается снова. Другие бактерии полагаются на обратное Цикл Кребса, который представляет собой серию химических реакций, в которых используются доноры электронов (такие как водород, сульфид или тиосульфат) для производства органического углерода из неорганических соединений, диоксида углерода и воды.
Почему важны фототрофы?
Фототрофы, использующие фотосинтез (так называемые фотоавтотрофы) образуют основу пищевой цепи. Другие организмы, которые не могут осуществлять фотосинтез, получают свое топливо, используя фотоавтотрофные организмы в качестве источника пищи.
Поскольку они не могут преобразовывать свет в топливо самостоятельно, эти организмы просто поедают организмы, которые это делают, и используют их тела в качестве источника энергии. Поскольку фиксация углерода использует диоксид углерода для производства топлива в виде молекул сахара, фототрофы помогают уменьшить избыток диоксида углерода в атмосфере.
Фототрофы могут даже отвечать за свободный кислород в атмосфере, который позволяет вам дышать и процветать на Земле. Эта возможность, называемая Великим событием оксигенации, предполагает, что цианобактерии выполнение фотосинтеза и высвобождение кислорода в качестве побочного продукта в конечном итоге приводит к образованию слишком большого количества кислорода, которое не может быть поглощено железом в окружающей среде.
Этот избыток стал частью атмосферы и сформировал эволюция на планете с этого момента, что сделало возможным появление людей.