Primære ernæringsgrupper - Primary nutritional groups
Primære ernæringsgrupper er grupper af organismer , opdelt i forhold til ernæringsmåden efter energikilder og kulstof, der er nødvendige for at leve, vækst og reproduktion. Energikilderne kan være lette eller kemiske forbindelser; kilderne til kulstof kan være af organisk eller uorganisk oprindelse.
Begreberne aerob respiration , anaerob respiration og fermentering ( substrat-niveau phosphorylering ) refererer ikke til primære ernæringsgrupper, men afspejler simpelthen den forskellige anvendelse af mulige elektronacceptorer i bestemte organismer, såsom O 2 i aerob respiration eller nitrat (NO 3 - ), sulfat (SO 4 2− ) eller fumarat i anaerob respiration eller forskellige metaboliske mellemprodukter ved fermentering.
Primære energikilder
Fototrofer absorberer lys i fotoreceptorer og omdanner det til kemisk energi.
Kemotrofer frigiver bindingsenergi fra kemiske forbindelser .
Den frigjorte energi lagres som potentiel energi i ATP , kulhydrater eller proteiner . Til sidst bruges energien til livsprocesser som bevægelse, vækst og reproduktion.
Planter og nogle bakterier kan skifte mellem fototrofi og kemotrofi, afhængigt af tilgængeligheden af lys.
Primære kilder til reduktion af ækvivalenter
Organotrofer bruger organiske forbindelser som elektron/ brintdonorer .
Lithotrofer bruger uorganiske forbindelser som elektron/ brintdonorer .
De elektroner eller hydrogenatomer fra reducerende ækvivalenter (elektrondonorer) er brug af både fototrofer og chemotrophs i reduktions-oxidationsreaktioner at energioverførsel i den anabolske processer ATP-syntese (i heterotrofer) eller biosyntese (i autotrofer). Elektron- eller brintdonorerne optages fra miljøet.
Organotrofe organismer er ofte også heterotrofe og bruger organiske forbindelser som kilder til både elektroner og kulstof. Tilsvarende er litotrofiske organismer ofte også autotrofe ved at bruge uorganiske elektronkilder og CO 2 som deres uorganiske kulstofkilde.
Nogle litotrofiske bakterier kan udnytte forskellige elektronkilder afhængigt af tilgængeligheden af mulige donorer.
De organiske eller uorganiske stoffer (f.eks. Ilt), der bruges som elektronacceptorer, der er nødvendige i de katabolske processer ved aerob eller anaerob respiration og fermentering, tages ikke i betragtning her.
For eksempel er planter litotrofer, fordi de bruger vand som deres elektrondonor til biosyntese. Dyr er organotrofer, fordi de bruger organiske forbindelser som elektrondonorer til at syntetisere ATP (planter gør det også, men dette tages ikke i betragtning). Begge bruger ilt i åndedrættet som elektronacceptor og den vigtigste energikilde, men denne karakter bruges ikke til at definere dem som litotrofer.
Primære kilder til kulstof
Heterotrofer metaboliserer organiske forbindelser for at opnå kulstof til vækst og udvikling.
Autotrofer bruger kuldioxid (CO 2 ) som deres kilde til kulstof.
Energi og kulstof
| Energikilde | Lys | Foto- | -trof | ||
| Molekyler | kemo- | ||||
| Elektron donor | Organiske forbindelser | organo- | |||
| Uorganiske forbindelser | lito- | ||||
| Kulstofkilde | Organiske forbindelser | hetero- | |||
| Carbondioxid | auto- | ||||
En kemoorganoheterotrof organisme er en, der kræver, at organiske substrater får sit kulstof til vækst og udvikling, og som henter sin energi fra nedbrydning, ofte en oxidation , af en organisk forbindelse. Denne gruppe af organismer kan yderligere opdeles i henhold til hvilken slags organisk substrat og forbindelse de bruger. Nedbrydere er eksempler på kemoorganoheterotrofer, der opnår kulstof og elektroner eller hydrogen fra dødt organisk stof. Herbivorer og kødædere er eksempler på organismer, der får kulstof og elektroner eller hydrogen fra levende organisk stof.
Kemoorganotrofer er organismer, der anvender de kemiske bindinger i organiske forbindelser eller O 2 som deres energikilde og får elektroner eller brint fra de organiske forbindelser, herunder sukkerarter (dvs. glukose ), fedtstoffer og proteiner. Chemoheterotrofer opnår også de carbonatomer, de har brug for til cellulær funktion fra disse organiske forbindelser.
Alle dyr er kemoheterotrofer (hvilket betyder at de oxiderer kemiske forbindelser som en kilde til energi og kulstof), ligesom svampe , protozoer og nogle bakterier . Den vigtige differentiering blandt denne gruppe er, at kemoorganotrofer kun oxiderer organiske forbindelser, mens kemolitotrofer i stedet anvender oxidation af uorganiske forbindelser som energikilde.
Primær metabolisme tabel
Følgende tabel giver nogle eksempler for hver ernæringsgruppe:
| Energi kilde |
Elektron/ H-atom donor |
Kulstofkilde | Navn | Eksempler |
|---|---|---|---|---|
| Sollys Foto- |
Økologisk -organisk- |
Organisk -heterotrof |
Foto organo heterotrof | Nogle bakterier: Rhodobacter , Heliobacterium , nogle grønne ikke-svovlbakterier |
| Kuldioxid -autotrof |
Foto organo autotroph | |||
| Uorganisk -litho- * |
Organisk -heterotrof |
Foto litho heterotrof | Lilla ikke-svovlbakterier | |
| Kuldioxid -autotrof |
Foto lito autotroph | Nogle bakterier ( cyanobakterier ), nogle eukaryoter ( eukaryote alger , landplanter ). Fotosyntese . | ||
| Bryde kemiske forbindelser kemo- |
Økologisk -organisk- |
Organisk -heterotrof |
Chemo organo heterotrof | Rovdyr , parasitiske og saprofytiske prokaryoter. Nogle eukaryoter (heterotrofiske protister , svampe , dyr ) |
| Kuldioxid -autotrof |
Chemo organo autotroph | Nogle archaea ( anaerob methanotrofisk archaea ). Kemosyntese , syntetisk autotrofe Escherichia coli bakterier og Pichia pastoris gær. | ||
| Uorganisk -litho- * |
Organisk -heterotrof |
Chemo litho heterotrof | Nogle bakterier ( Oceanithermus profundus ) | |
| Kuldioxid -autotrof |
Chemo litho autotroph | Nogle bakterier ( Nitrobacter ), nogle archaea ( Methanobacteria ). Kemosyntese . |
- Nogle forfattere bruger -hydro- når kilden er vand.
Den fælles sidste del -trof er fra oldgræsk τροφή trophḗ "ernæring".
Mixotrofer
Nogle, normalt encellede, organismer kan skifte mellem forskellige metaboliske tilstande, for eksempel mellem fotoautotrofi, fotoheterotrofi og kemoheterotrofi hos Chroococcales Sådanne mixotrofiske organismer kan dominere deres levesteder på grund af deres evne til at bruge flere ressourcer end enten fotoautotrofiske eller organoheterotrofiske organismer.
Eksempler
Alle slags kombinationer kan eksistere i naturen, men nogle er mere almindelige end andre. For eksempel er de fleste planter fotolitoautotrofiske , da de bruger lys som energikilde, vand som elektrondonor og CO 2 som en kulkilde. Alle dyr og svampe er kemoorganoheterotrofiske , da de bruger kemiske energikilder (organiske stoffer og O 2 ) og organiske molekyler som både elektron/brintdonorer og kulstofkilder. Nogle eukaryote mikroorganismer er imidlertid ikke begrænset til kun én ernæringsmåde. For eksempel lever nogle alger fotoautotrofisk i lyset, men skifter til kemoorganoheterotrofi i mørket. Endnu højere planter bevarede deres evne til at puste heterotrofisk på stivelse om natten, som var blevet syntetiseret fototrofisk i løbet af dagen.
Prokaryoter viser en stor mangfoldighed af ernæringskategorier . For eksempel cyanobakterier og mange violette svovlbakterier kan være photolithoautotrophic , ved hjælp af lys til energi, H 2 O eller sulfid som elektron / hydrogendonorer, og CO 2 som carbonkilde, mens grønne ikke-svovlbakterier kan være photoorganoheterotrophic , anvendelse af organiske molekyler som både elektron/brintdonorer og kulstofkilder. Mange bakterier er kemoorganoheterotrofe og bruger organiske molekyler som energi, elektron/brint og kulkilder . Nogle bakterier er begrænset til kun en ernæringsgruppe, mens andre er fakultative og skifter fra den ene tilstand til den anden afhængigt af de tilgængelige næringsstofkilder. Svovloxidations- , jern- og anammoxbakterier samt methanogener er kemolithoautotrofer , der anvender uorganisk energi, elektron og carbonkilder. Chemolithoheterotrofer er sjældne, fordi heterotrofi indebærer tilgængelighed af organiske substrater, som også kan tjene som lette elektronkilder, hvilket gør lithotrofi unødvendig. Fotoorganoautotrofer er ualmindelige, da deres organiske kilde til elektroner/hydrogener ville give en let kulkilde , hvilket resulterer i heterotrofi.
Syntesebiologi indsats gjorde det muligt for omdannelsen af den trofiske tilstand af to model mikroorganismer fra heterotrophy til chemoorganoautotrophy:
- Escherichia coli blev genetisk manipuleret og derefter udviklet i laboratoriet at anvende CO 2 som den eneste carbonkilde under brug af en-carbon-molekyle formiat som kilde af elektroner.
- Den methylotrofiske Pichia pastoris -gær blev genetisk manipuleret til at bruge CO 2 som kulkilde i stedet for methanol , mens sidstnævnte forblev kilden til elektroner til cellerne.