Хемотроф
Хемотроф Греческие слова «хемо» (означают «химическое вещество») и «троф» (означают « питание») — это организм, который получает энергию путем окисления в доноров электронов окружающей среде. [1] Эти молекулы могут быть органическими ( хемоорганотрофы ) или неорганическими ( хемолитотрофы ). Обозначение хемотрофов отличается от фототрофов , которые используют фотоны. Хемотрофы могут быть автотрофными и гетеротрофными . Хемотрофов можно найти в районах, где доноры электронов присутствуют в высокой концентрации, например, вокруг гидротермальных источников .
Хемоавтотроф
[ редактировать ]
Хемоавтотрофы — автотрофные организмы, способные использовать хемосинтез , т. е. получать биологическую энергию из химических реакций окружающей среды неорганических субстратов и синтезировать все необходимые органические соединения из углекислого газа . Хемоавтотрофы могут использовать неорганические источники энергии, такие как сероводород , элементарная сера , двухвалентное железо , молекулярный водород и аммиак , или органические источники для производства энергии. Большинство хемоавтотрофов представляют собой прокариотические экстремофилы , бактерии или археи , которые живут в агрессивной среде (например, в глубоководных жерлах ) и являются основными продуцентами в таких экосистемах . Хемоавтотрофы обычно делятся на несколько групп: метаногены , серы окислители и восстановители , нитрификаторы , анаммокс- бактерии и термоацидофилы . Примером одного из таких прокариот может быть Sulfolobus . Хемолитотрофный рост может быть очень быстрым, как у Hydrogenovibrio crunogenus которого , время удвоения составляет около одного часа. [2] [3]
Термин «хемосинтез», введенный в 1897 году Вильгельмом Пфеффером , первоначально определялся как производство энергии путем окисления неорганических веществ в сочетании с автотрофией — то, что сегодня будет называться хемолитоавтотрофией . Позже в этот термин войдут и хемоорганоавтотрофия , то есть его можно рассматривать как синоним хемоавтотрофии. [4] [5]
Хемогетеротроф
[ редактировать ]Хемогетеротрофы (или хемотрофные гетеротрофы) не способны связывать углерод с образованием собственных органических соединений. Хемогетеротрофы могут быть хемолитогетеротрофами, использующими неорганические источники электронов, такие как сера, или, что гораздо чаще, хемоорганогетеротрофами, использующими органические источники электронов, такие как углеводы , липиды и белки . [6] [7] [8] [9] Большинство животных и грибов являются примерами хемогетеротрофов, как и галофилы .
Бактерии, окисляющие железо и марганец
[ редактировать ]Железоокисляющие бактерии — хемотрофные бактерии , которые получают энергию за счет окисления растворенного двухвалентного железа . Известно, что они растут и размножаются в водах, содержащих железо в концентрации всего 0,1 мг/л. по меньшей мере 0,3 ppm растворенного кислорода . Однако для проведения окисления необходимо [10]
Железо играет множество ролей в биологии, не связанных с окислительно-восстановительными реакциями; примеры включают белки железо-сера , гемоглобин и координационные комплексы . Железо имеет широкое распространение по всему миру и считается одним из наиболее распространенных в земной коре, почве и отложениях. [11] Железо является микроэлементом в морской среде . [11] Его роль донора электронов для некоторых хемолитотрофов , вероятно, очень древняя. [12]
См. также
[ редактировать ]- Хемосинтез
- Литотроф
- Проект RISE - экспедиция, обнаружившая высокотемпературные жерла.
Примечания
[ редактировать ]- ^ Чанг, Кеннет (12 сентября 2016 г.). «Видения жизни на Марсе в глубинах Земли» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 12 сентября 2016 г.
- ^ Добринский, КП (2005). «Механизм концентрации углерода гидротермального источника хемолитоавтотрофа Thiomicrospira crunogena» . Журнал бактериологии . 187 (16): 5761–5766. дои : 10.1128/JB.187.16.5761-5766.2005 . ПМК 1196061 . ПМИД 16077123 .
- ^ Рич Боден, Кэтлин М. Скотт, Дж. Уильямс, С. Рассел, К. Антонен, Александр В. Рэй, Ли П. Хатт (июнь 2017 г.). «Оценка Thiomicrospira , Hydrogenovibrio и Thioalkalimicrobium : реклассификация четырех видов Thiomicrospira в каждый Thiomicrorhabdus gen. nov. и Hydrogenovibrio , а также реклассификация всех четырех видов Thioalkalimicrobium в Thiomicrospira » . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 67 (5): 1140–1151. дои : 10.1099/ijsem.0.001855 . hdl : 10026.1/8374 . ПМИД 28581925 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Келли, ДП; Вуд, AP (2006). «Хемолитотрофные прокариоты» . Прокариоты . Нью-Йорк: Спрингер. стр. 441–456. дои : 10.1007/0-387-30742-7_15 . ISBN 978-0-387-25492-0 .
- ^ Шлегель, Х.Г. (1975). «Механизмы химиоавтотрофии» (PDF) . Ин Кинне, О. (ред.). Морская экология . Том. 2, Часть I. С. 9–60. ISBN 0-471-48004-5 .
- ^ Дэвис, Маккензи Лео и др. (2004). Принципы экологической инженерии и науки . Издательство Университета Цинхуа, стр. 133 . 978-7-302-09724-2 .
- ^ Ленгелер, Джозеф В.; Дрюс, Герхарт; Шлегель, Ганс Гюнтер (1999). Биология прокариотов . Георг Тиме Верлаг. стр. 238. ИСБН 978-3-13-108411-8 .
- ^ Дворкин, Мартин (2006). Прокариоты: экофизиология и биохимия (3-е изд.). Спрингер. п. 989. ИСБН 978-0-387-25492-0 .
- ^ Берги, Дэвид Хендрикс; Холт, Джон Г. (1994). Руководство Берджи по детерминирующей бактериологии (9-е изд.). Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 427. ИСБН 978-0-683-00603-2 .
- ^ Банки, Л., изд. (2013). Металломика и клетка . Дордрехт: Спрингер. ISBN 978-94-007-5561-1 . OCLC 841263185 .
- ^ Перейти обратно: а б Мэдиган, Майкл Т.; Мартинко, Джон М.; Шталь, Дэвид А.; Кларк, Дэвид П. (2012). Брока биология микроорганизмов (13-е изд.). Бостон: Бенджамим Каммингс. п. 1155. ИСБН 978-0-321-64963-8 .
- ^ Бруслинд, Линда (01 августа 2019 г.). «Хемолитотрофия и азотистый обмен». Общая микробиология .
Ссылки
[ редактировать ]1. Катрина Эдвардс. Микробиология отстойника и подстилающего молодого холодного гидрологически активного склона хребта . Океанографический институт Вудс-Хоул.
2. Совместные фотохимические и ферментативные пути окисления Mn(II) планктонной розеобактероподобной бактерии. Коллин М. Гензель и Крис А. Фрэнсис* Департамент геологии и наук об окружающей среде, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния 94305-2115 Поступила 28 сентября 2005 г. / Принята 17 февраля 2006 г.