AUTOTROFINĖ MITYBA: CHARAKTERISTIKOS, STADIJOS, TIPAI, PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Autotrof mityba yra procesas, kuris vyksta autotrofinių organizmų, kur, iš neorganinių medžiagų, būtinų junginių yra gaminami priežiūros ir plėtros šių būtybių. Tokiu atveju energija gaunama iš saulės spindulių ar kai kurių cheminių junginių.

Pavyzdžiui, augalai ir dumbliai yra autotrofiniai organizmai, nes jie gamina savo energiją; jiems nereikia maitintis iš kitų gyvų būtybių. Žolėdžiai, visaėdžiai arba mėsėdžiai gyvūnai, priešingai, yra heterotrofai.

Autotrofinė mityba. Šaltinis: pixabay.com

Atsižvelgiant į mitybos procese naudojamo šaltinio tipą, yra fotoautotrofiniai ir chemoautotrofiniai organizmai. Pirmieji savo energiją gauna iš saulės spindulių. Jiems atstovauja augalai, dumbliai ir kai kurios fotosintezės bakterijos.

Kita vertus, chemoautotrofai naudoja įvairius redukuotus neorganinius junginius, tokius kaip molekulinis vandenilis, procedūroms, kurios leidžia jiems gauti maistinių medžiagų, atlikti. Šią grupę sudaro bakterijos.

charakteristikos

- Energijos konversija

Pirmasis termodinamikos principas teigia, kad energija nei sunaikinama, nei sukuriama. Ji patiria kitų rūšių energijos, kitokios nei pirminis šaltinis, transformacijas. Šia prasme autotrofinėje mityboje cheminė ir saulės energija virsta įvairiais šalutiniais produktais, tokiais kaip gliukozė.

- energijos perdavimas

Autotrofinė mityba būdinga autotrofinėms būtybėms, kurios sudaro visų maisto grandinių pagrindą. Šia prasme energija iš autotrofų perduodama pirminiams vartotojams, kurie juos suvartoja, o paskui mėsėdėms, kurie praryja pirminius.

Taigi augalas, kaip autotrofinis ar produktyvus organizmas, yra pagrindinis elnio (pagrindinis vartotojas) ir kalnų liūto (antrinis vartotojas) maistas, jis elnias medžioja ir vartoja. Kai liūtas miršta, mikroorganizmai ir bakterijos veikia suskaidytą medžiagą, o energija vėl grįžta į žemę.

Hidroterminėse angose ​​autotrofinės bakterijos yra maistinio tinklo organizmas. Midijos ir sraigės yra pagrindiniai vartotojai, maitinantys bakterijomis. Savo ruožtu aštuonkojai įtraukia šiuos moliuskus į savo racioną.

- Specializuotos struktūros ir medžiagos

Chloroplastai

Chloroplastas

Chloroplastai yra ovalios organelės, randamos augalų ir dumblių ląstelėse. Jie yra apsupti membranų, o jų viduje vyksta fotosintezės procesas.

Du juos supantys membraniniai audiniai turi ištisinę struktūrą, kuri juos riboja. Išorinis sluoksnis yra pralaidus dėl porinų buvimo. Kalbant apie vidinę membraną, joje yra baltymų, atsakingų už medžiagų transportavimą.

Jo viduje yra ertmė, vadinama stroma. Yra ribosomos, lipidai, krakmolo granulės ir žiedinė dviguba grandinė DNR. Be to, jie turi sauko, vadinamų tiroidais, kurių membranose yra fotosintetinių pigmentų, lipidų, fermentų ir baltymų.

Fotosintetiniai pigmentai

Šie pigmentai sugeria saulės šviesos energiją, kurią apdoroja fotosintetinė sistema.

Chlorofilas

Chlorofilas

Chlorofilas yra žalias pigmentas, kurį sudaro chromoproteino žiedas, vadinamas porfirinu. Aplink jį elektronai laisvai migruoja, todėl žiedas gali įgyti ar prarasti elektronus.

Dėl šios priežasties jis gali aprūpinti elektronus, kurie energijuojami kitoms molekulėms. Taigi saulės energija yra sugaunama ir perduodama kitoms fotosintetinėms struktūroms.

Yra keletas chlorofilo rūšių. Chlorofilo a yra augaluose ir dumbliuose. B tipas randamas augaluose ir žaliuosiuose dumbliuose. Kita vertus, chlorofilo c yra dinoflagellates, o d tipo - turi cianobakterijos.

Karotinoidai

Kaip ir kiti fotosintetiniai pigmentai, karotinoidai fiksuoja šviesos energiją. Tačiau, be viso to, jie padeda išsklaidyti absorbuotos radiacijos perteklių.

Karotinoidams trūksta galimybių tiesiogiai panaudoti šviesos energiją fotosintezei. Jie perduoda absorbuotą energiją į chlorofilą, todėl jie laikomi papildomais pigmentais.

Ekstremali aplinka

Tardigrades, prieglobstis, žinomas dėl savo sugebėjimo išgyventi labai šiurkščioje aplinkoje. Šaltinis: Willow Gabriel, „Goldstein Lab“, per „Wikimedia Commons“

Daugybė chemoautotrofų, įskaitant nitrifikuojančias bakterijas, yra paplitę ežeruose, jūrose ir žemėje. Tačiau kai kurie kiti linkę gyventi neįprastose ekosistemose, kur yra cheminių medžiagų, reikalingų oksidacijai atlikti.

Pvz., Bakterijos, gyvenančios aktyviuose ugnikalniuose, oksiduoja sierą, gamindamos maistą. Taip pat Jeloustouno nacionaliniame parke, JAV, yra bakterijų, esančių karštuose šaltiniuose. Be to, kai kurie gyvena giliai vandenyne, netoli hidroterminių angų.

Šioje vietoje vanduo patenka pro plyšį į karštas uolienas. Dėl to į jūros vandenį įterpiami įvairūs mineralai, tarp kurių yra vandenilio sulfidas, kurį bakterijos naudoja chemosintezei.

Autotrofinės mitybos etapai

Apskritai autotrofinė mityba vystosi trimis etapais. Šitie yra:

Membranos pralaidumas ir energijos kaupimas

Šiame procese sumažintos neorganinės molekulės, tokios kaip amoniakas, ir paprastos neorganinės molekulės, tokios kaip druskos, vanduo ir anglies dioksidas, praeina per pusiau pralaidžią ląstelės membraną, nesukeldamos ląstelei jokių energijos sąnaudų.

Kita vertus, fotoautotrofiniuose organizmuose užfiksuota šviesos energija, kuri yra naudojama fotosintezės procesui vykdyti.

Metabolizmas

Autotrofinės mitybos metu ląstelių citoplazmoje vyksta cheminių reakcijų rinkinys. Dėl šių procesų gaunama biocheminė energija, kurią ląstelė panaudos savo gyvybinėms funkcijoms atlikti.

Išsiskyrimas

Ši paskutinė fazė yra tai, kad per pusiau pralaidžią ląstelių membraną pašalinamos visos atliekos, susidarančios dėl mitybos metabolizmo.

Tipai

Atsižvelgiant į naudojamo energijos šaltinio tipą, autotrofinė mityba skirstoma į du būdus: fotoautotrofinę ir chemoautotrofinę.

Fotoautotrofai

Fotoautotrofai yra organizmai, gaunantys energiją organiniams junginiams gaminti iš saulės spindulių - procesas, vadinamas fotosinteze. Šiai grupei priklauso žali dumbliai, augalai ir kai kurios fotosintetines bakterijos.

Fotosintezė vyksta chloroplastuose ir turi dvi fazes. Pirmasis yra lengvasis. Joje vyksta vandens molekulės, kuriai naudojama šviesos energija, disociacija. Šios fazės produktas yra ATP ir NADPH molekulės.

Ši cheminė energija naudojama antrame proceso etape, vadinamame tamsiąja faze. Tai įvyksta chloroplastų stromoje ir gauna tą pavadinimą, nes tam nereikia šviesos energijos, kad vyktų cheminiai procesai.

NADPH ir ATP, lengvosios fazės produktas, yra naudojami organinėms medžiagoms, tokioms kaip gliukozė, sintetinti, naudojant azoto šaltinį anglies dioksidą, sulfatus ir nitritus bei nitratus.

Chemoautotrofai

Nitrobacter yra chemotrofinių bakterijų gentis

Chemoautotrofiniai organizmai, atstovaujami bakterijų, gali naudoti redukuotus neorganinius junginius kaip kvėpavimo metabolizmo pagrindą.

Kaip ir fotoautotrofai, ši grupė kaip pagrindinį anglies šaltinį naudoja anglies dioksidą (CO2), kuris yra panašus į Kalvino ciklo reakcijas. Tačiau, priešingai nei šie, chemoautotrofai nenaudoja saulės spindulių kaip energijos šaltinį.

Jų reikalaujama energija yra kai kurių redukuotų neorganinių junginių, tokių kaip molekulinis vandenilis, juodoji geležis, vandenilio sulfidas, amoniakas ir įvairios redukuotos sieros formos (H2S, S, S2O3-), oksidacijos produktas.

Šiuo metu chemoautotrofai dažniausiai aptinkami giliame vandenyje, kur saulės šviesos beveik nėra. Daugeliui šių organizmų reikia gyventi aplink vulkanines angas. Tokiu būdu aplinka yra pakankamai šilta, kad medžiagų apykaitos procesas vyktų greitai.

Gyvų dalykų su autotrofine mityba pavyzdžiai

Augalai

Išskyrus keletą išimčių, pavyzdžiui, venerinę muselę (Dionaea muscipula), kuri gali sulaikyti vabzdžius ir virškinti juos fermentiniu būdu, visi augalai yra išskirtinai autotrofiniai.

Žali dumbliai

Žali dumbliai yra parafiletinė dumblių grupė, glaudžiai susijusi su sausumos augalais. Šiuo metu yra daugiau nei 10 000 skirtingų rūšių. Paprastai jie gyvena įvairiose gėlo vandens buveinėse, nors jų buvo galima rasti kai kuriose planetos jūrose.

Šiai grupei priklauso pigmentai, tokie kaip chlorofilas a ir b, ksantofilai, β-karotinas ir kai kurios atsargos, tokios kaip krakmolas.

Pavyzdžiai:

- Ulva lactuca, žinoma kaip lamelė, yra žali dumbliai, augantys didžiojoje daugumoje vandenynų besidriekiančioje zonoje. Jis turi ypač ilgus lapus su užlenktais kraštais, kurie suteikia salotoms išvaizdą.

Ši rūšis priklauso valgomųjų dumblių grupei. Be to, jis naudojamas kosmetikos pramonėje, drėkinamųjų produktų gamyboje.

- „Volvox aureus“ gyvena gėlame vandenyje ir sudaro maždaug 0,5 milimetro dydžio sferines kolonijas. Šias grupes sudaro maždaug 300–3200 ląstelių, sujungtų plazminiais pluoštais. Krakmolas kaupiasi chloroplastuose ir juose yra fotosintetinių pigmentų, tokių kaip chlorofilas a, b ir ß-karotinas.

Melsvadumbliai

Cianobakterijos anksčiau buvo žinomos chloroksibakterijų, mėlynai žalių ir mėlynai žalių dumblių pavadinimais. Taip yra todėl, kad turi chlorofilo pigmentų, kurie suteikia jam žalią atspalvį. Be to, jie turi morfologiją, panašią į dumblius.

Tai yra bakterijos, sudarytos iš vienintelių prokariotų, turinčių galimybę saulės energiją naudoti kaip energiją, o vandenį - kaip elektronų šaltinį fotosintezei.

Geležies bakterijos (

Bakterijos Acidithiobacillus ferrooxidans gauna energiją iš juodosios geležies. Šiame procese vandenyje netirpūs geležies atomai paverčiami į vandenyje tirpią molekulinę formą. Tai leido panaudoti šią rūšį geležiui iš kai kurių mineralų išgauti, kai jos nebuvo galima pašalinti įprastu būdu.

Bespalvės sieros bakterijos

Šios bakterijos paverčia vandenilio sulfidą, organinių medžiagų skilimo produktą, į sulfatą. Šį junginį naudoja augalai.

Nuorodos

1. Boyce A., Jenking CM (1980) Autotrofinė mityba. In: Metabolizmas, judėjimas ir kontrolė. Atkurta iš nuorodos.springer.com.
2. Enciklopedija „Britannica“ (2019). Autotrofinis metabolizmas. Atgauta iš britannica.com
3. Kim Rutledge, Melissa McDaniel, Diane Boudreau, Tara Ramroop, Santani Teng, Erin Sprout, Hilary Costa, Hilary Hall, Jeff Hunt (2011). Autotrofas. Atkurta iš nationalgeographic.org.
4. F. Sage (2008). Autotrofai. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
5. Manrique, Estebanas. (2003). Fotosintetiniai pigmentai - tai daugiau nei šviesos surinkimas fotosintezei. Atkurta iš researchgate.net.
6. Martinas Altido (2018 m.). Mitybos bakterijų rūšys. Atgauta iš sciencing.com.