Хоча на перший погляд вони можуть здаватися дуже різними або навіть менш витонченими, прокаріоти мають принаймні одне спільне з усіма іншими організмами: вони вимагають палива щоб жити своїм життям. Прокаріоти, які включають організми в доменах Бактерії та Археї, дуже різноманітні, коли мова йде про метаболізм або хімічні реакції, які організми використовують для виробництва палива.
Наприклад, одна категорія прокаріотів, т.зв. екстремофіли, процвітають в умовах, які знищують інші форми життя, такі як перегріта вода гідротермальних отворів глибоко в океані. Ці сірчані бактерії чудово справляються з температурою води до 750 градусів за Фаренгейтом, і вони отримують своє паливо із сірководню, що міститься у вентиляційних отворах.
Деякі з найважливіших прокаріотів покладаються на захоплення фотонів, щоб виробляти своє паливо за допомогою фотосинтезу. Ці організми є фототрофи.
Що таке фототроф?
Слово фототроф дає першу підказку, що розкриває, що робить ці організми важливими. Це означає "легке харчування" по-грецьки. Простіше кажучи, фототрофи - це організми, які отримують свою енергію з фотонів або частинок світла. Ви, мабуть, це вже знаєте
Однак цей процес не обмежується лише рослинами. Багато прокаріотичних та еукаріотичних організмів здійснюють фотосинтез, щоб виробляти власну їжу, включаючи фотосинтезуючі бактерії та деякі водорості.
Хоча фотосинтез подібний серед усіх організмів, які його роблять, процес бактеріального фотосинтезу менш складний, ніж фотосинтез рослин.
Що таке бактеріальний хлорофіл?
Як і зелені рослини, фототрофні бактерії використовують пігменти для захоплення фотонів як джерел енергії для фотосинтезу. Для бактерій - це бактеріохлорофіли виявляється в плазматичній мембрані (а не в хлоропласти як рослина хлорофіл пігменти).
Бактеріохлорофіли існують у семи відомих сортах, позначених як a, b, c, d, e, cs або g. Кожен варіант будови різний і тому здатний поглинати певний тип світла із спектра, починаючи від інфрачервоного випромінювання, закінчуючи червоним світлом і закінчуючи далеко червоним світлом. Тип бактеріохлорофілу, який містить фототрофна бактерія, залежить від її виду.
Етапи бактеріального фотосинтезу
Як і фотосинтез рослин, бактеріальний фотосинтез відбувається у два етапи: світлові реакції і темні реакції.
В світла сцена, бактеріохлорофіли захоплюють фотони. Процес поглинання цієї світлової енергії збуджує бактеріохлорофіл, викликаючи лавину переносів електронів і, в кінцевому рахунку, виробляючи аденозинтрифосфат (АТФ) і нікотинамід аденіндинуклеотид фосфат (НАДФН).
В темна стадія, ці молекули АТФ і НАДФН використовуються в хімічних реакціях, які перетворюють діоксид вуглецю в органічний вуглець за допомогою процесу, званого вуглецевою фіксацією.
Різні типи бактерій виробляють паливо, фіксуючи вуглець різними способами, використовуючи джерело вуглецю, такий як вуглекислий газ. Наприклад, ціанобактерії використовують Цикл Кальвіна. Цей механізм використовує сполуку з п’ятьма вуглеводами, що називається RuBP, щоб уловити одну молекулу вуглекислого газу і утворити молекулу з шістьма вуглецевими вуглецами. Це розпадається на дві рівні частини, і одна половина виходить із циклу як молекула цукру.
Друга половина перетворюється в молекулу з п’ятьма вуглецевими вуглецевими речовинами завдяки реакціям, що стосуються АТФ і НАДФН. Потім цикл починається знову. Інші бактерії покладаються на зворотне Цикл Кребса, що являє собою серію хімічних реакцій, що використовують донори електронів (наприклад, водень, сульфід або тіосульфат) для отримання органічного вуглецю з неорганічних сполук вуглекислого газу та води.
Чому фототрофи важливі?
Фототрофи, що використовують фотосинтез (т. Зв фотоавтотрофи) складають основу харчового ланцюга. Інші організми, які не можуть здійснити фотосинтез, отримують своє паливо, використовуючи фотоавтотрофні організми як джерело їжі.
Оскільки вони не можуть самостійно перетворити світло на паливо, ці організми просто поїдають організми, які це роблять, і використовують їхні тіла як джерело енергії. Оскільки вуглецева фіксація використовує вуглекислий газ для отримання палива у вигляді молекул цукру, фототрофи допомагають зменшити надлишок вуглекислого газу в атмосфері.
Фототрофи можуть навіть бути відповідальними за вільний кисень в атмосфері, який дозволяє вам дихати і процвітати на Землі. Ця можливість - яка називається Великою подією оксигенації - пропонує це ціанобактерії здійснюючи фотосинтез та виділяючи кисень як побічний продукт, з часом виробляється занадто багато кисню, щоб засвоїти залізо в навколишньому середовищі.
Цей надлишок став частиною атмосфери і сформувався еволюція на планеті з цього моменту вперед, що дає можливість людям врешті з’явитися.