FOTOTROFI: ZNAČILNOSTI IN RAZVRSTITEV - BIOLOGIJA - 2025

Phototrophic so mikroorganizmi, ki dobijo kemično energijo s pomočjo sončne svetlobe (svetlobno energijo). Razdeljeni so na fotoavtrotrofe in fotoheterotrofe glede na vir ogljika, ki ga uporabljajo.

Fotoavtrofi so tisti, ki kot vir energije uporabljajo sončno svetlobo in uporabljajo CO2 kot glavni vir ogljika. Medtem ko fotoheterotrofi uporabljajo tudi svetlobo kot vir energije, vendar kot vir ogljika uporabljajo organske spojine.

Filamenti cianobakterij rodu Lyngbya (kisikove bakterije fotosintetskega tipa)

Te bakterije igrajo temeljno vlogo v mikrobiološki ekologiji, zlasti v biogeokemičnih ciklih žvepla in ogljika, kar najbolje izkorišča različne oblike, v katerih te elemente najdemo v naravi.

Poleg zgornje klasifikacije jih delimo tudi na kisikove fototrofe in anoksigene fototrofe. Cianobakterije so znane kot kisikovi fototrofi, med anoksigenimi pa so rdeče in zelene bakterije (žveplene in ne-žveplove).

Žveplovi so na splošno fotolitoavtrotrofni, čeprav nekateri lahko rastejo fotoorganoheterotrofno, vendar še vedno potrebujejo majhne količine H ₂ S, nesulfurovi pa fotoheterotrofi.

Po drugi strani je večina žveplovih bakterij anaerobnih, čeprav kisik zanje ni strupen, preprosto ga ne uporabljajo.

Če gre za bakterije, ki niso žveplov, so to ponavadi fakultativni aerobi, odvisno od pogojev, torej če gre za svetlobo in anaerobiozo, bo postopek, ki ga bomo izvajali, fotosinteza, če pa obstaja aerobioza, bodo naredili aerobno dihanje, ne glede na to, ali je svetloba ali ne.

Pomembno je omeniti, da se spojina, ki zajame fotone svetlobe v teh bakterijah, imenuje bakterioklorofil.

značilnosti

Različne vrste fotosintetskih bakterij so široko razširjene v vodnih ekosistemih, pa tudi v kopenskih ekosistemih z ekstremnimi razmerami, kot so hipersalinski, kisli, alkalni in hidrotermalni izpuščaji.

Ti mikroorganizmi so bili malo preučeni zaradi nekaterih pomanjkljivosti, kot so težave pri pridobivanju in ohranjanju čistih kultur. Vendar so zdaj v ta namen razvite različne tehnike. Med njimi je tehnika Pour plate.

Vrste fototrofnih ali fotosintetskih bakterij

-Trotrofi

Anoksigene fototrofne bakterije so zelo raznolika skupina mikroorganizmov s fotosintetsko zmogljivostjo, ki naseljujejo anaerobne cone (brez kisika) vodnih sistemov večinoma z izpostavljenostjo sončni svetlobi.

V to skupino mikroorganizmov spadajo naslednje družine: Chlorobiaceae (žvepleno zelenice), Chloroflexaceae (ne-žvepleno zeleno), Rhodospirillaceae (ne žvepleno rdeče), Ectothiorhodospiraceae in Chromatiaceae (oba žvepleno rdeča).

Žvepleno rdeče bakterije iz družine

So stroge anaerobi, zato jih uporabljajo žveplove pridobljene spojine, kot so Na ₂ S, S, tiosulfata, sulfid, molekulski vodik ali enostavne nizko molekularno težo organskimi spojinami kot elektron donatorji .

Lahko imajo različne morfologije, vključno s: spiralno (Thiospirillum), bacili (Chromatium), ovoidno ali vibrioidno (Thiopedia); so v prostoru razporejene kot posamezne celice ali v parih in so gibljive zaradi flagella, drsnih ali plinskih vakuolov.

Nekatere njegove vrste vsebujejo bakterioklorofil a, druge pa b. Imajo lahko tudi karotenoidne pigmente spiriloksantinske, okenonske in rodopinalne serije. Te imajo funkcijo zaščite pred foto-oksidacijo.

Poleg tega imajo sposobnost kopičenja žvepla znotraj celice.

Žvepleno rdeče bakterije iz Družine

Ti ne morejo shraniti žvepla znotraj celičnega kot družine Chromatiaceae. Njihova morfologija je v obliki Vibriosov, razporejeni so na osamljen način v prostoru in so mobilni.

Te bakterije so pomembne za njihovo sodelovanje v ciklu ogljika in žvepla ter tudi za hrano za različne vodne organizme.

Zelene žveplene bakterije iz Družine

So skupina mikroorganizmov, ki izvajajo anoksigensko fotosintezo, ki naseljujejo območja, bogata z žveplom in anaerobna v jezerih.

So fotolitoavtrotrofni in obligacijski anaerobni, večina je nepremičnih, nekateri pa se lahko premikajo zaradi prisotnosti flagelov.

Medtem ko drugi vsebujejo plinske vezikle, ki omogočajo prilagajanje ustrezne globine v jezerih (območja brez kisika) in tudi pridobivanje potrebne količine svetlobe in H ₂ S.

Nepremični živijo v dnu jezer, natančneje v blatnih blatnicah, bogatih z žveplom.

Razlog, zakaj lahko živijo na velikih globinah, je zahvaljujoč klorosomom, ki jim omogočajo, da rastejo pri manjši intenzivnosti svetlobe kot rdeče bakterije, pa tudi zaradi svoje sposobnosti, da z lahkoto prenesejo visoke koncentracije žvepla.

Predstavljajo raznolike morfologije, med njimi: ravne bacile, kaki in vibrio. Razdeljeni so posamično ali v verigah in so lahko travno zeleni ali čokoladno rjavi.

Fiksirajo CO _{2, in} sicer s povratnim Krebsovim ciklom. Poleg roda Chlorobium (Vibrios) obstajata še dva roda: Pelodyction (ravne bacile) in Prosthecochloris (Cocoides).

Ne sumporne nitaste zelene bakterije iz družine

Oblikovane so kot ravne palice in so razporejene v nitkah. Rod Chloronema ima plinske vezikule.

Fiksirajo CO ₂ preko hidroksipropionata. Premikajo se z drsnimi nitkami. Glede kisika so neobvezna.

Večina jih živi v jezerih ali vročih izvirih pri temperaturi med 45 in 70 ° C, torej so termofilne.

Hloroflexus in Chloronema sta hibrida, saj imata klorosome kot zelene bakterije, vendar je njihovo reakcijsko središče enako kot rdeče bakterije.

Ne sumporne rdeče bakterije iz Družine

Glede na metabolizem so najbolj spremenljivi, saj imajo raje vodna okolja, bogata z topnimi organskimi snovmi, z nizkimi koncentracijami kisika in dobro osvetljena, vendar lahko tudi v anaerobnih pogojih izvajajo fotosintezo.

Po drugi strani pa lahko tudi v temi rastejo kemoheterotrofno, saj so sposobni uporabljati širok repertoar organskih spojin kot virov ogljika in / ali energije.

Mobilni so, ker imajo polarni flagellum in se delijo z binarno cepitvijo. Te vrste bakterij so trenutno zelo koristne, zlasti na področjih, kot sta biotehnologija in medicina.

Njene najpogostejše uporabe so v procesih bioremediacije onesnažene vode in tal, pri proizvodnji bio gnojil in herbicidov, saj je bilo opaziti, da med njimi proizvajajo aktivne snovi, kot so vitamin B12, ubikinon in 5-aminolevulinska kislina.

Za izolacijo teh bakterij potrebujejo posebna gojišča, pri čemer 30 dni inkubacije pri sobni temperaturi s svetlobnim in temnim ciklom znašajo 16/8, pri čemer uporabljajo žarnice (2.200 luksov).

Družinske nesulfurizirane rdeče bakterije

So ravne, gibljive bacile s polarno flagellum, ki se delijo z binarno cepitvijo. Te bakterije so fakultativne glede kisika, pri aerobiozi zavirajo fotosintezo, pri anaerobiozi pa to počnejo.

Prav tako lahko fotoasimilirajo veliko različnih organskih spojin, kot so sladkorji, organske kisline, aminokisline, alkoholi, maščobne kisline in aromatične spojine.

Družinske nesulfurizirane rdeče bakterije

Imajo ovoidno morfologijo, so gibljivi s peritričnimi flageli in so razdeljeni z brsti. Imajo tudi prosteko, torej podaljške citoplazme in celično steno, katerih funkcija je povečati površino mikroorganizma in s tem dobiti več hrane.

Ima tudi eksospore (spore, ki se tvorijo zunaj).

Drugi rodovi anoksigenih bakterij

Med njimi so Heliobacteria, Erythrobacter in Chloroacidobacterium.

Heliobakterije zelo dobro fiksirajo dušik in so v tropskih tleh, ki zagotavljajo ta element. Ključne so pri nekaterih vrstah poljščin, na primer na riževih poljih.

Eritrobakter je malo pomemben.

Chloroacidobacterium zelo spominja na fotosintetski aparat žveplovih zelenih bakterij s klorosomi.

-Kisogeni fotosintetiki

Cianobakterije imajo klorofil, kot dodatni pigmenti karotenoide in fikobiliproteine.

Pigmenti, ki sodelujejo v reakcijah fotofosforilacije (pretvorba svetlobne energije v kemično energijo), se imenujejo pigmenti reakcijskega centra. Okoli teh pigmentov so pigmenti, imenovani antene, ki delujejo kot zbiralci svetlobe.

V tej skupini so cianobakterije, ki so fotoavtrotrofi. Med najpomembnejše spada rod Prochlorococcus, ki je najbolj bogat in najmanjši fotosintetski organizem v morskem svetu.

Po drugi strani je rod Synechococcus, ki ga obilujejo površinske vode in so, podobno kot Prochlorococcus, del morskega picoplanktona.

Reference

1. Santamaría-Olmedo M, García-Mena J in Núñez-Cardona M. Osamitev in proučevanje fototrofičnih bakterij iz družine Chromatiaceae, ki naseljujejo Mehiški zaliv. III Srečanje, sodelovanje žensk v znanosti.
2. Sodelavci Wikipedije, "Prosteca", Wikipedija, Prosta enciklopedija, es.wikipedia.org/
3. Cottrell MT, Mannino A, Kirchman DL. Aerobne anoksigene fototrofne bakterije v srednjem Atlantiku in severno Tihi ocean. Appl Environment Microbiol. 2006; 72 (1): 557–64.
4. "Prochlorococcus." Wikipedija, prosta enciklopedija. 28. april 2018, 20:55 UTC 30. 11. 2018. es.wikipedia.org/
5. Sinehokok. »Wikipedia, prosta enciklopedija. 15. november 2018, 12:52 UTC 30.11.2018, 06:16. Vzeto s es.wikipedia.org
6. "Fotoavtrotrof." Wikipedija, prosta enciklopedija. 18. avgust 2018, 21.45 UTC 30. 11. 2018. Vzeto z es.wikipedia.org
7. González M, González N. Priročnik medicinske mikrobiologije. 2. izdaja, Venezuela: Direktorat za medije in publikacije Univerze v Carabobu; 2011