Определение хемоавтотрофа
Хемоавтотрофы – это клетки, которые создают свои собственные энергетические и биологические материалы из неорганических химических веществ.
В природе «автотрофы» – это организмы, которые не нужно есть, потому что они производят свои биологические материалы и энергию. Этот термин происходит от греческого «авто» для «я» и «трофей» для «есть» или «кормить».
Автотрофы составляют основу всех пищевых цепочек: они являются организмами, которые создают сахара, белки, липиды и другие материалы для жизни. Все другие организмы выживают, питаясь автотрофами, или другими организмами, которые питаются автотрофного пищевая цепочка.
Двумя основными типами автотрофов являются хемоавтотрофы и фотоавтотрофы. Фотоавтотрофы используют энергию солнечного света для производства своих биологических материалов. К ним относятся зеленые растения и фотосинтез водоросли.
Эта блок-схема может быть полезна при определении организм это автотроф, и если да, то какой это вид:
Хемоавтотрофы, с другой стороны, получают энергию для своих жизненных функций из неорганических химических веществ. Они питаются химическими веществами, которые являются хорошими донорами электронов, такими как сероводород, сера или железо.
Как и все автотрофы, хемоавтотрофы способны «фиксировать» углерод. Они берут атомы углерода из неорганических соединений, таких как диоксид углерода, и используют его для получения органических соединений, таких как сахара, белки и липиды.
Хемоавтотрофы обычно встречаются в средах, где растения не могут выжить, например, на дне океана или в кислых горячих источниках.
Некоторые типы хемоавтотрофов также играют критическую роль в растение экосистемы. Хотя растения в этих экосистемах осуществляют фиксацию углерода, многие растения полагаются на хемоавтотроф бактерии закрепить азот, который необходимо сделать аминокислоты и белки.
Функция хемоавтотрофа
Основа экосистем без солнечного света
Хемоавтотрофы составляют основу энергетическая пирамида для экосистем, где фотосинтезаторы не могут выжить. Без хемоавтотрофов жизнь могла бы существовать только там, где энергия могла бы быть получена из солнечного света.
Они являются основой некоторых глубоководных экосистем, таких как те, которые существуют вокруг глубоководных гидротермальных жерл.
Ученые предположили, что хемоавтотрофы могут составлять основу жизни на планетах, которые получают меньше солнечного света, чем земля.
Азот Фиксация
Один из видов хемоавтотрофов, Nitrosomonas, играет чрезвычайно важную роль закрепления азота в почве некоторых экосистем. Как и большинство хемоавтотрофов, Nitrosomonas может принимать токсичные химические вещества – в данном случае аммиак – и превращать его в материалы для жизни.
Nitrosomonas собирает азот из аммиака и превращает его в органические соединения, которые затем могут быть использованы для производства аминокислот, белков и других важных для жизни материалов.
Возможное происхождение жизни
У нас нет ископаемые из первых клеток на Земле, поэтому мы не можем сказать, на что они были похожи. Мы знаем, что они должны были быть автотрофами, так как им пришлось бы производить все свои органические материалы.
Некоторые ученые считают, что первые клетки, скорее всего, были фотоавтотрофами, получающими энергию из солнечного света, но другие ученые считают, что первые клетки могли быть хемоавтотрофами, и что фотосинтез возможно, развился позже.
Если это правда, это сделало бы всех нас потомками хемоавтотрофов!
Примеры хемоавтотрофов
Nitrosomonas
Nitrosomonas является род азотфиксирующих бактерий.
Как вы уже могли догадаться, «фиксация азота» означает взятие азота из неорганических соединений, таких как аммиак, и сборку его в органические соединения, такие как аминокислоты.
Фиксация азота имеет решающее значение для многих экосистем, даже тех, которые в основном зависят от растений. Многие растения не могут вырабатывать свой собственный азот – это означает, что им требуются азотфиксирующие бактерии в почве, или они не могут получить азотные соединения, необходимые им для жизни.
Фиксация азота является чрезвычайно важной концепцией в сельском хозяйстве, где многие культуры сами не могут проводить фиксацию азота. Чтобы обеспечить достаточное количество органических соединений азота для выращивания в почве, фермеры либо должны убедиться в наличии достаточного количества азотфиксирующих бактерий для поддержания своего урожая, либо добавить искусственные соединения азота в виде удобрений.
Следует отметить, что некоторые азотфиксирующие бактерии развили постоянные симбиотические отношения с определенным растением. вид, К ним относятся симбиотические бактерии, обнаруженные в клубеньках на корнях «азотфиксирующих» растений, таких как бобовые. Однако эти азотфиксирующие бактерии не являются хемоавтотрофами, так как они эволюционировали, чтобы полагаться на своих растений-хозяев в пище. Они больше не автотрофы, так как они больше не могут прокормить себя.
Другие типы азотфиксирующих бактерий остаются независимыми и остаются хемоавтотрофами.
Железные бактерии
Железные бактерии – это тип бактерий, которые получают энергию путем окисления двухвалентного железа, которое растворяется в воде.
Поскольку они получают энергию из железа, они могут жить в воде с концентрациями железа, которые убивают большинство организмов. Железные бактерии можно найти в богатых железом колодцах, реках и горячих источниках.
Их иногда считают вредителями, потому что произведенное ими окисленное железо может испачкать раковины, туалеты, одежду и другие материалы, если попадет в воду. Это особенно характерно для колодезной воды, которая не проходит через фильтрация процесс, который проходит муниципальная водопроводная вода.
Тем не менее, железные бактерии также были союзником некоторых отраслей промышленности. В индустрии добычи железа ведутся исследования того, как использовать эти бактерии для захвата и очистки железа, которое иначе было бы недоступно для человека, потому что оно растворяется в воде или смешивается с другими минералами.
Метаногены
Метаногены – это бактерии, которые производят метан. Это хемоавтотрофы, энергия которых электронов, обнаруженных в газообразном водороде, образует метан и другие органические соединения.
Метаногены можно найти на дне океана, где они могут создавать огромные пузырьки метана под дном океана. Их также можно найти в болотах и болотах, где они несут ответственность за производство метана «болотный газ».
Некоторые метаногены живут в кишках жвачных, таких как коровы, и в меньшей степени в кишечниках людей. Это означает, что хемоавтотрофы живут прямо в вашем собственном теле!
Метан является чрезвычайно мощным парниковым газом, способным улавливать гораздо больше солнечного тепла, чем углекислый газ. Поскольку небольшое количество метана может быть таким мощным парниковым газом, многие экологи обеспокоены мясной промышленностью, которая выращивает миллионы голов крупного рогатого скота, в кишечнике которого содержатся многие триллионы бактерий, производящих метан.
Считается, что сокращение животноводства и потребления говядины было бы одним из мощных способов борьбы с антропогенными изменениями климата, вызванными парниковыми газами.
- автотрофного – Любой организм, производящий энергию, получает энергию из неорганических источников и использует ее для создания органических молекул.
- Углеродная фиксация – Процесс, посредством которого углерод из неорганических молекул, таких как диоксид углерода, собирается в органические молекулы, такие как сахара, белки и липиды.
- Photoautotroph – Организм, который использует энергию солнечного света, чтобы питать свою клеточную деятельность и создавать органические молекулы.
викторина
1. Что из перечисленного НЕ относится к хемоавтотрофу?A. Они получают свою собственную энергию от неорганических химических веществ.B. Они делают свои собственные биологические материалы из неорганических химических веществ.C. Они составляют основу экосистем без солнечного света.D. Ни один из вышеперечисленных.
Ответ на вопрос № 1
D верно. Все вышеперечисленные утверждения верны для хемоавтотрофов!
2. Что из перечисленного не является типом хемоавтотрофа?A. Железные бактерииB. NitrosomonasC. Зеленые водорослиD. Метаногены
Ответ на вопрос № 2
С верно. Зеленые водоросли – это фотоавтотроф. Он получает энергию от солнечного света, а не от неорганических химических веществ.
3. Что из нижеперечисленного НЕ вызывает беспокойства у людей по поводу хемоавтотрофов?A. Метаногены производят метан, который является мощным фактором глобального потепления.B. Хемоавтотрофы могут представлять вредные соревнование для человеческих культур и домашнего скота.C. Железные бактерии производят отложения железа, которые могут испачкать раковины, одежду и волосы.D. Азотфиксирующие бактерии необходимы для роста некоторых культур.
Ответ на вопрос № 3
В верно. Далекие от вредной конкуренции, хемоавтотрофы действительно приносят пользу человеческим культурам и домашнему скоту, фиксируя азот и помогая переваривать другие неперевариваемые материалы.