Fotoheterotrof - Photoheterotroph

Fotoheterotrofy ( Gk : foto = światło, hetero = (an)inny, troph = pożywienie) są fototrofami heterotroficznymi – to znaczy organizmami, które wykorzystują światło jako energię, ale nie mogą wykorzystywać dwutlenku węgla jako jedynego źródła węgla. W związku z tym wykorzystują związki organiczne ze środowiska, aby zaspokoić swoje zapotrzebowanie na węgiel; związki te obejmują węglowodany , kwasy tłuszczowe i alkohole . Przykłady organizmów fotoheterotroficznych obejmują fioletowe bakterie bez siarki , zielone bakterie bez siarki i heliobakterie . Ostatnie badania wykazały, że szerszeń orientalny i niektóre mszyce mogą wykorzystywać światło do uzupełniania zaopatrzenia w energię.

Badania

Badania wykazały, że mitochondria ssaków mogą również wychwytywać światło i syntetyzować ATP po zmieszaniu z wychwytującym światło metabolitem chlorofilu. Badania wykazały, że ten sam metabolit podawany robakowi Caenorhabditis elegans prowadzi do zwiększenia syntezy ATP po ekspozycji na światło, wraz ze wzrostem długości życia.

Metabolizm

Fotoheterotrofy wytwarzają ATP za pomocą światła na dwa sposoby: wykorzystują centrum reakcji oparte na bakteriochlorofilu lub bakteriorodopsynę . Chlorofil -na mechanizm jest podobna do tej stosowanej w procesie fotosyntezy, w którym światło pobudza cząsteczki w środowisku reakcji i powoduje przepływ elektronów przez łańcuch transportu elektronów (ETS). Ten przepływ elektronów przez białka powoduje pompowanie jonów wodoru przez błonę. Energia zmagazynowana w tym gradiencie protonowym jest wykorzystywana do napędzania syntezy ATP . W przeciwieństwie do fotoautotrofów elektrony płyną tylko w cyklu cyklicznym: elektrony uwolnione z centrum reakcji przepływają przez ETS i wracają do centrum reakcji. Nie są wykorzystywane do redukcji jakichkolwiek związków organicznych. Fioletowe bakterie bezsiarkowe , zielone bakterie bezsiarkowe i heliobakterie to przykłady bakterii realizujących ten schemat fotoheterotrofii.

Innych organizmów, w tym halobacteria i flavobacteria i przecinkowce mają fioletowo-rodopsyny oparte protonowej pompy , które uzupełniają ich dostaw energii. Wersja archeonowa nazywana jest bakteriorodopsyną , podczas gdy wersja eubakteryjna nazywana jest proteorodopsyną . Pompa składa się z pojedynczego białka związanego z pochodną witaminy A, siatkówką . Pompa może zawierać dodatkowe pigmenty (np. karotenoidy ) związane z białkiem. Kiedy światło jest absorbowane przez cząsteczkę siatkówki, cząsteczka ulega izomeryzacji. To powoduje, że białko zmienia kształt i pompuje proton przez błonę. Gradient jonów wodorowych może być następnie wykorzystany do generowania ATP, transportu substancji rozpuszczonych przez błonę lub napędzania silnika wici . Jeden szczególny Flavobacterium nie zmniejszenia emisji dwutlenku węgla za pomocą światła, ale wykorzystując energię z systemu rodopsyny z poprawka dwutlenku węgla przez anaplerotyczny utrwalania. Flavobacterium jest nadal heterotrofem, ponieważ do życia potrzebuje zredukowanych związków węgla i nie może żyć tylko dzięki światłu i CO 2 . Nie może przeprowadzać reakcji w postaci

n CO 2 + 2n H 2 D + fotony → (CH 2 O) n + 2 n D + n H 2 O,

gdzie H 2 D może być woda, H 2 S lub inny związek / związki dostarczające redukujących elektrony i protony; H 2D + 2 O para stanowi postać utlenioną.

Może jednak wiązać węgiel w reakcjach takich jak:

CO 2 + pirogronian + ATP (z fotonów ) → jabłczan + ADP +P i

gdzie jabłczan lub inne przydatne cząsteczki są otrzymywane w inny sposób przez rozkład innych związków przez

węglowodan + O 2 → jabłczan + CO 2 + energia.
Schemat blokowy określający, czy gatunek jest autotrofem , heterotrofem , czy podtypem

Ta metoda wiązania węgla jest przydatna, gdy zredukowane związki węgla są ograniczone i nie można ich zmarnować jako CO 2 podczas przemian, ale energia jest obfita w postaci światła słonecznego.

Schemat blokowy

Zobacz też

Bibliografia

Źródła

„Mikrobiologia online” (podręcznik). Uniwersytet Wisconsin-Madison.