AVTOTROFNE BAKTERIJE: ZNAČILNOSTI, RAZLIKE Z HETEROTROFI IN PRIMER - BIOLOGIJA - 2025

V Avtotrofni Bakterije so mikroorganizmi, ki imajo metabolična aparat precej zapleten. Te bakterije so sposobne asimilirati anorganske snovi, jih spremeniti v organsko snov, ki jo nato uporabijo za pripravo biomolekul, potrebnih za njihov razvoj.

Zato so te vrste mikroorganizmov neodvisne in se obnašajo kot živo živi organizmi. Ni jim treba napadati drugih organizmov ali razkrajati mrtvih organskih snovi, da bi dobili hranila, ki jih potrebujejo za preživetje.

Rdeče in zelene avtotrofne bakterije. Vir: publicdomainpictures.net

Avtotrofne bakterije igrajo temeljno vlogo v ekosistemu, saj zagotavljajo organsko snov, potrebno za razvoj drugih živih bitij. To pomeni, da izpolnjujejo vitalne funkcije za vzdrževanje ekološkega ravnovesja.

Menijo, da so ti organizmi prva življenjska oblika na planetu; In v mnogih ekosistemih zaženejo prehransko verigo.

Avtotrofne bakterije najdemo v različnih ekoloških nišah. Na primer, blatni morski sneg, sveže in slane vode, vroči izviri, tla, med drugim proizvajajo organsko snov.

Značilnosti avtotrofnih bakterij

Glede na presnovni sistem, ki ga avtotrofne bakterije uporabljajo za jemanje anorganskih spojin in jih pretvorijo v organske spojine, jih uvrščamo med fotoavtrotrofe ali kemoavtrotrofe.

Fotoavtrofi

Fotoavtrotrofični organizmi vključujejo alge, rastline in nekatere bakterije. Zanje je značilno, da uporabljajo sončno svetlobo kot vir energije za izvajanje procesa pretvorbe anorganskih v organske snovi.

V primeru fotoavtrotrofnih bakterij se te ločijo na kisikove in anoksigene fotoavtrotrofe.

Oksigene fotoavtrotrofne bakterije

Pri tej vrsti bakterij pride do procesa fotosinteze, ki je sestavljen iz zajemanja sončne energije s pomočjo zelenega pigmenta, imenovanega bakterioklorofil, in njegove pretvorbe v kemično energijo.

Energija se uporablja za odvzem ogljikovega dioksida iz okolja in skupaj z vodo in mineralnimi solmi za proizvodnjo glukoze in kisika. Glukoza se uporablja za notranje presnovne procese, kisik pa se sprošča navzven.

Anoksigene fotoavtrotrofne bakterije

Zanje je značilno, da so anaerobne bakterije, saj v procesu dihanja ne uporabljajo kisika, ne da bi jih poškodoval. Kot vir energije uporabljajo tudi sončno svetlobo. Nekateri oksidacijo Fe ² v odsotnosti kisika.

Kemoavtrotrofi

Kemoavtrotropne bakterije uporabljajo kemično energijo za svoje presnovne procese. To dobimo z oksidacijo anorganskih spojin, poleg uporabe CO2 kot vira ogljika.

Zmanjšani anorganski elementi, prevzeti iz okolja, vključujejo vodikov sulfid, elementarno žveplo, železo, molekulski vodik in amonijak.

Njihov obstoj zagotavlja življenje drugih živih bitij, saj so anorganske spojine, ki jih jemljejo iz okolja, strupene za druge mikroorganizme. Poleg tega lahko spojine, ki jih sproščajo avtotrofne bakterije, asimilirajo nekatere heterotrofne bakterije.

Kemoautotrofne bakterije so zelo številne. Na splošno živijo v sovražnih ekosistemih, torej so skrajneži.

Obstajajo tudi drugi organizmi, ki se obnašajo kot avtotrofi, vendar pripadajo drugim domenom. Na primer, domena Archaea (metanogeni in termoakidofili). Ker pa to niso običajne bakterije, jih v tem članku ne bomo upoštevali.

Avtotrofne bakterije razvrščamo v halofile, žveplove oksidante in reduktorje, nitrifikatorje, železove bakterije in anammoksne bakterije.

Halofili

So bakterije, ki zdržijo visoke koncentracije soli. Te bakterije so običajno strogi ali skrajni halofili. Živijo v morskih okoljih, kot je Mrtvo morje.

Oksidanti za žveplo

Znane so tudi kot sulfoksidativne bakterije. Ti mikroorganizmi odvzamejo anorgansko žveplo iz okolja, da ga oksidirajo in naredijo lastne presnovne produkte.

To pomeni, da zajamejo vodikov sulfid (vonjavni plin), ki nastane z razkrojem organskih spojin, ki vsebujejo sulfat, ki jih izvajajo anaerobne heterotrofne bakterije.

Sulfoksidativne bakterije so aerobni kemoavtrofi in pretvorijo vodikov sulfid v elementarno žveplo.

Vzdržijo visoke temperature, živijo v ekstremnih ekoloških nišah, kot so aktivni vulkani, vroči vrelci ali oceanski hidrotermalni zračniki ter v nahajališčih pirita (železov sulfid).

Železne bakterije

Najdemo jih v tleh, bogatih z železom, rekah in podzemni vodi. Te vrste bakterij jemljejo železove ione in včasih mangan v zmanjšanem stanju in jih oksidirajo, pri čemer tvorijo železov ali manganov oksid.

Železov oksid daje substratu, v katerem te bakterije živijo, značilno rdečkasto oranžno barvo.

Nitrifikatorji

So bakterije, ki so odgovorne za oksidacijo reduciranih anorganskih dušikovih spojin, na primer amonija ali amoniaka, in jih pretvorijo v nitrate.

Najdemo jih na tleh, v sladki vodi in v slani vodi. V celoti se razvijejo tam, kjer je beljakovina visoka, s posledično proizvodnjo amoniaka.

Anammox bakterije

So bakterije, ki anaerobno oksidirajo amonijev ion in nitrit ter tvorijo dušikov plin.

Razlike med avtotrofnimi in heterotrofnimi bakterijami

Življenjski slog

Vse vrste avtotrofnih bakterij (fotoavtrotrofi in kemoavtrotrofi) so prosto živeče, značilnost, ki jo delijo s fotoheterotrofi, medtem ko morajo hemoheterotrofi pridobiti svoja hranila s parazitiranjem organizmov druge vrste.

Po drugi strani se hemoaterotrofne bakterije od hemoheterotrofov razlikujejo po habitatu, kjer se razvijajo. Kemoavtrotrofne bakterije običajno živijo v ekstremnih okoljskih pogojih, kjer oksidirajo anorganske elemente, ki so strupeni za druge mikroorganizme.

Kemoheterotrofne bakterije nasprotno živijo v višjih organizmih.

Prehrana

Avtotrofne bakterije uporabljajo anorganske snovi za sintezo organskih spojin. Za življenje potrebujejo le vodo, anorganske soli in ogljikov dioksid.

Medtem ko heterotrofne bakterije potrebujejo za svojo rast in razvoj vir ogljika iz že izdelanih kompleksnih organskih spojin, na primer glukoze.

Mikroskopska študija

Štetje avtotrofnih bakterij iz nekaterih ekosistemov se lahko izvede z metodo mikroskopije, ki temelji na epifluorescenci.

Ta tehnika uporablja fluorokrom, kot sta primulinski in vzbujevalni filtri za modro in ultravijolično svetlobo. Avtotrofne bakterije se od heterotrofov razlikujejo po tem, da so obarvane svetlo belkasto modro, ne da bi prikrile avtofluorescenco bakterioklorofila, medtem ko heterotrofi ne obarvajo.

Proizvajalci bolezni

Avtotrofne bakterije so saprofiti in pri ljudeh ne povzročajo bolezni, saj jim za preživetje višjih organizmov ni treba parazitirati.

V nasprotju s tem bakterije, ki povzročajo nalezljive bolezni pri ljudeh, živalih in rastlinah, spadajo v skupino heterotrofnih bakterij, zlasti kemoheterotrofov.

Primeri avtotrofnih vrst bakterij

Oksigeni fotoavtrofi

V tej klasifikaciji so cianobakterije. To so edine prokariotske celice, ki izvajajo kisikovo fotosintezo.

So vodne bakterije, najpogostejša sta roda Prochlorococcus in Synechococcus. Oba sta del morskega picoplanktona.

Znani so tudi rodovi Chroococcidiopsis, Oscillatoria, Nostoc in Hapalosiphon.

Anoksigeni fotoavtrofi

V tej klasifikaciji so:

- ne sumporne vijolične ali rdeče bakterije Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter sphaeroides, Rhodomicrobium vannielii. Vendar pa se lahko razvijejo tudi fotoheterotrofno.

- Vijolično ali žvepleno rdeče: Chromatium winesum, Thiospirillum jenense, Thiopedia rosea.

- Zelenjava, ki ne vsebuje žvepla: Chloroflexus in Chloronema.

- Žvepleno zelenje: Chlorobium limicola, Prosthecochloris aestuarii, Pelodictyon clathratiforme.

- Heliobacterium scaricaldum.

Kemoavtrotrofi

Brezbarvne bakterije žvepla

Primeri: Thiobacillus tiooksidans, Hydrogenovibrio crunogenus.

Dušikove bakterije

Primeri: bakterije iz rodov Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter in Nitrococcus.

Železne bakterije

Primeri: Thiobacillus ferrooxidans, Actidithiobacillus ferrooxidans in Leptospirilum ferroksidans.

Vodikove bakterije

Za izvajanje svojih vitalnih procesov uporabljajo molekularni vodik. Primer Vodikove bakterije.

Anammox bakterije

Primeri sladkovodnih sevov: Brocadia, Kuenenia, Jettenia, Anammoxoglobus.

Primer seva slane vode: Scalindua.

Reference

1. Henao A, Comba N, Alvarado E, Santamaría J. Avtotrofne in heterotrofne bakterije, povezane z blatnim morskim snegom na grebenih s celinskim odtokom. Univ. Sci. 2015, 20 (1): 9-16.
2. "Metanogeneza." Wikipedija, prosta enciklopedija. 28. november 2018, 19:53 UTC 5. maj 2019, 21:11, dostopno na: es.wikipedia.org.
3. Anammox. Wikipedija, prosta enciklopedija. 24. december 2016, 12:22 UTC 5. maj 2019, 21:13, es.wikipedia.org
4. Gastón J. Izločanje sulfatov v anaerobno-aerobnem reaktorju s premičnim ležiščem. Diplomsko delo za pridobitev diplome magistra okoljskega inženirstva. 2088, Inženirski inštitut UNAM. Dostopno na: ptolomeo.unam
5. Nitrificirajoče bakterije. Wikipedija, prosta enciklopedija. 16. november 2018, 15:13 UTC 5. maj 2019, 22:21
6. Corrales L, Antolinez D, Bohórquez J, Corredor A. Anaerobne bakterije: procesi, ki izvajajo in prispevajo k trajnosti življenja na planetu. NE GREM. 2015; 13 (23): 55–81. Dostopno na: scielo.org.