Även om de kan verka väldigt olika eller till och med mindre sofistikerade vid första anblicken, har prokaryoter åtminstone en sak gemensamt med alla andra organismer: de kräver bränsle för att driva sina liv. Prokaryoter, som inkluderar organismer i områdena Bakterier och Archaea, är mycket olika när det gäller ämnesomsättning eller de kemiska reaktioner som organismerna använder för att producera bränsle.
Till exempel en kategori prokaryoter, kallad extremofiler, trivs under förhållanden som skulle utplåna andra livsformer, såsom det superuppvärmda vattnet i hydrotermiska ventiler djupt i havet. Dessa svavelbakterier hanterar vattentemperaturer upp till 750 grader Fahrenheit helt fint, och de får sitt bränsle från vätesulfiden som finns i ventilerna.
Några av de viktigaste prokaryoterna förlitar sig på fotonhämtning för att producera sitt bränsle genom fotosyntes. Dessa organismer är fototrofer.
Vad är en fototrof?
Ordet fototrof ger den första ledtråden som avslöjar vad som gör dessa organismer viktiga. Det betyder "lätt näring" på grekiska. Enkelt uttryckt är fototrofer organismer som hämtar sin energi från fotoner eller ljuspartiklar. Du vet nog det redan
gröna växter använd ljus för att skapa energi igenom fotosyntes.Denna process är dock inte begränsad till växter. Många prokaryota och eukaryota organismer utför fotosyntes för att göra sin egen mat, inklusive fotosyntetiska bakterier och vissa alger.
Medan fotosyntes liknar alla organismer som gör det, är processen med bakteriell fotosyntes mindre komplicerad än växtfotosyntes.
Vad är bakteriell klorofyll?
Precis som gröna växter använder fototrofa bakterier pigment för att fånga fotoner som energikällor för fotosyntes. För bakterier är det här bakterioklorofyller finns i plasmamembranet (snarare än i kloroplaster som växt klorofyll pigment).
Bakterioklorofyller finns i sju kända sorter märkta a, b, c, d, e, cs eller g. Varje variant är strukturellt annorlunda och kan därför absorbera en viss typ av ljus från spektrumet, allt från infraröd strålning till rött ljus till mycket rött ljus. Vilken typ av bakterioklorofyll en fototrof bakterie innehåller beror på dess art.
Steg i bakteriell fotosyntes
Precis som växtfotosyntes sker bakteriell fotosyntes i två steg: ljusreaktioner och mörka reaktioner.
I ljus scen, fångar bakterioklorofyllerna fotoner. Processen att absorbera denna ljusenergi exciterar bakterioklorofyllen, utlöser en lavin av elektronöverföringar och producerar i slutändan adenosintrifosfat (ATP) och nikotinamidadenindinukleotidfosfat (NADPH).
I mörkt stadium, dessa ATP- och NADPH-molekyler används i kemiska reaktioner som omvandlar koldioxid till organiskt kol genom en process som kallas kolfixering.
Olika typer av bakterier gör bränsle genom att fixera kol på olika sätt med hjälp av en koldioxidkälla som koldioxid. Till exempel använder cyanobakterier Calvin cykel. Denna mekanism använder en förening med fem kol som kallas RuBP för att fånga en molekyl koldioxid och bilda en molekyl med sex kol. Detta delas i två lika stora delar, och hälften går ut ur cykeln som en sockermolekyl.
Den andra halvan förvandlas till en molekyl med fem kol, tack vare reaktioner som involverar ATP och NADPH. Sedan börjar cykeln igen. Andra bakterier är beroende av det omvända Krebs cyklar, som är en serie kemiska reaktioner som använder elektrondonatorer (såsom väte, sulfid eller tiosulfat) för att producera organiskt kol från de oorganiska föreningarna koldioxid och vatten.
Varför är fototrofer viktiga?
Fototrofer som använder fotosyntes (kallas fotoautotrofer) utgör basen i livsmedelskedjan. Andra organismer som inte kan utföra fotosyntes får sitt bränsle genom att använda fotoautotrofa organismer som matkälla.
Eftersom de inte kan omvandla ljus till bränsle på egen hand äter dessa organismer helt enkelt de organismer som gör och använder deras kroppar som en energikälla. Eftersom koldioxidfixering använder koldioxid för att producera bränsle i form av sockermolekyler, hjälper fototrofer att minska koldioxidöverskott i atmosfären.
Fototrofer kan till och med vara ansvariga för det fria syret i atmosfären som gör att du kan andas och trivas på jorden. Denna möjlighet - kallad Great Oxygenation Event - föreslår det cyanobakterier genomföra fotosyntes och släppa ut syre som en biprodukt producerade så småningom för mycket syre för att absorberas av järn i miljön.
Detta överskott blev en del av atmosfären och formades Evolution från planeten framåt, vilket gör det möjligt för människor att så småningom komma fram.