Phototroph (Prokaryote Metabolism): Hvad er det?

Selvom de ved første øjekast kan virke meget forskellige eller endda mindre sofistikerede, har prokaryoter mindst én ting til fælles med alle andre organismer: De har brug for brændstof til at styrke deres liv. Prokaryoter, der inkluderer organismer i domænerne Bakterier og Archaea, er meget forskellige når det kommer til metabolisme eller de kemiske reaktioner, som organismerne bruger til at producere brændstof.

For eksempel en kategori af prokaryoter, kaldet ekstremofiler
, trives under forhold, der ville udslette andre livsformer, såsom det superopvarmede vand fra hydrotermiske åbninger dybt i havet. Disse svovlbakterier håndterer vandtemperaturer op til 750 grader Fahrenheit helt fint, og de får deres brændstof fra hydrogensulfidet, der findes i åbningerne.

Nogle af de vigtigste prokaryoter er afhængige af fotonindfangning for at producere deres brændstof gennem fotosyntesen . Disse organismer er fototrofier.
Hvad er en fototrof?

Ordet fototrof giver den første ledetråd, der afslører, hvad der gør disse organismer vigtige. Det betyder "let næring" på græsk. Kort sagt er fototrofer organismer, der får deres energi fra fotoner eller lyspartikler. Du ved sandsynligvis allerede, at grønne planter bruger lys til at skabe energi gennem fotosyntesen.

Imidlertid er denne proces ikke begrænset til planter. Mange prokaryote og eukaryote organismer udfører fotosyntesen for at fremstille deres egen mad, herunder fotosyntetiske bakterier og nogle alger.

Mens fotosyntesen ligner alle organismer, der gør det, er processen med bakteriel fotosyntesen mindre kompliceret end plantefotosyntese.
Hvad er bakteriel klorofyll?

Ligesom grønne planter bruger fototrofiske bakterier pigmenter til at fange fotoner som energikilder til fotosyntesen. For bakterier er disse bakteriochlorofyler, der findes i plasmamembranen (snarere end i chloroplaster som plantechlorofyllpigmenter).

Bakteriochlorofyler findes i syv kendte sorter, mærket a, b, c, d, Hver variant er strukturelt forskellig og er derfor i stand til at absorbere en bestemt type lys fra spektret, lige fra infrarød stråling til rødt lys til langt rødt lys. Den type bakteriochlorofyl, som en fototrof bakterie indeholder, afhænger af dens art.
Trin i bakteriefoto-syntese |

Ligesom plantefotosyntese forekommer bakteriefoto-syntese i to faser: lysreaktioner og mørke reaktioner.

I lysstadiet
fanger bakteriochlorofyler fotoner. Processen med at absorbere denne lette energi begejstrer bakteriochlorophyllen, udløser et lavine af elektronoverførsler og i sidste ende producerer adenosintrifosfat (ATP) og nicotinamidadenindinucleotidphosphat (NADPH).

I den mørke fase
, disse ATP- og NADPH-molekyler bruges i kemiske reaktioner, der omdanner kuldioxid til organisk kulstof gennem en proces, der kaldes kulfiksering.

Forskellige typer bakterier fremstiller brændstof ved at fikse kulstof på forskellige måder ved hjælp af en kulstofkilde, såsom kulstof dioxid. For eksempel bruger cyanobakterier Calvin-cyklus. Denne mekanisme bruger en forbindelse med fem carbonatomer kaldet RuBP til at fange et molekyle kuldioxid og danne et molekyle med seks carbonatomer. Dette opdeles i to lige store stykker, og den ene halvdel afslutter cyklussen som et sukkermolekyle.

Den anden halvdel omdannes til et molekyle med fem kulstof, takket være reaktioner, der involverer ATP og NADPH. Derefter begynder cyklussen igen. Andre bakterier er afhængige af den omvendte Krebs-cyklus, som er en række kemiske reaktioner, der bruger elektrondonorer (såsom brint, sulfid eller thiosulfat) til at producere organisk kulstof fra de uorganiske forbindelser kuldioxid og vand.
Hvorfor er fototrofer vigtige?

Fototrofer, der bruger fotosyntesen (kaldet fotoautotrofer
), er basen i fødekæden. Andre organismer, der ikke kan udføre fotosyntesen, får deres brændstof ved at bruge fotoautotrofiske organismer som en fødekilde.

Fordi de ikke selv kan omdanne lys til brændstof, spiser disse organismer simpelthen de organismer, der gør og bruger deres organer som en kilde til energi. Da kulstoffiksering bruger kuldioxid til at producere brændstof i form af sukkermolekyler, hjælper fototrofer med at reducere overskydende kuldioxid i atmosfæren.

Fototrofer kan endda være ansvarlige for det frie ilt i atmosfæren, der giver dig mulighed for at trække vejret og trives på Jorden. Denne mulighed - kaldet den store iltgenerationshændelse - foreslår, at cyanobakterier, der udfører fotosyntese og frigiver ilt som biprodukt, til sidst producerede for meget ilt til at blive optaget af jern i miljøet.

Dette overskud blev en del af atmosfæren og formet evolution på planeten fra det tidspunkt og fremad, hvilket gør det muligt for mennesker til sidst at dukke op.