- caracteristici
- - Conversie de energie
- - Transfer de energie
- - Structuri și substanțe specializate
- cloroplaste
- Pigmenți fotosintetici
- Clorofilă
- Carotenoidele
- Medii extreme
- Etapele nutriției autotrofe
- Pasajul membranei și captarea energiei
- Metabolism
- Excreţie
- Tipuri
- Photoautotrophs
- Chemoautotrophs
- Exemple de lucruri vii cu nutriție autotrofă
- Plantele
- Alge verzi
- cianobacteriei
- Bacterii de fier (
- Bacterii incolore cu sulf
- Referințe
Nutriție autotrofe este un proces care are loc în organisme autotrofe, în cazul în care, din substanțe anorganice, compușii necesare sunt produse pentru întreținerea și dezvoltarea acestor ființe vii. În acest caz, energia provine din lumina soarelui sau a unor compuși chimici.
De exemplu, plantele și algele sunt organisme autotrofe, deoarece produc propria energie; nu au nevoie să se hrănească cu alte ființe vii. În schimb, animalele erbivore, omnivore sau carnivore sunt heterotrofe.
Nutriție autotrofă. Sursa: pixabay.com
Luând în considerare tipul de sursă utilizat în procedura de nutriție, există organisme fotoautotrofe și chimioautotrofe. Primele își obțin energia din lumina soarelui și sunt reprezentate de plante, alge și unele bacterii fotosintetice.
Pe de altă parte, chimioautotrofele folosesc diverși compuși anorganici redusi, cum ar fi hidrogenul molecular, pentru a efectua procedurile care le permit să-și obțină nutrienții. Acest grup este format din bacterii.
caracteristici
- Conversie de energie
Primul principiu al termodinamicii afirmă că energia nu este nici distrusă, nici creată. Suferă transformări în alte tipuri de energie, diferite de sursa inițială. În acest sens, în nutriția autotrofă, energia chimică și solară este transformată în diverse produse secundare, cum ar fi glucoza.
- Transfer de energie
Nutriția autotrofă este tipică pentru ființele autotrofe, care stau la baza tuturor lanțurilor alimentare. În acest sens, energia este transferată de la autotrofe la consumatorii primari care le consumă și apoi la carnivorele care le devorează pe cele primare.
Astfel, o plantă, ca organism autotrof sau producător, este principalul aliment al căprioarelor (consumator primar) și al leului de munte (consumator secundar), vânează și consumă cerbul. Când leul moare, microorganismele și bacteriile acționează asupra materiei descompuse, iar energia se întoarce din nou pe pământ.
În evacuările hidrotermale, bacteriile autotrofe sunt organismul producător al pânzei alimentare. Midiile și melcii sunt consumatorii primari, care se hrănesc cu bacterii. La rândul său, caracatița include aceste moluște în dieta sa.
- Structuri și substanțe specializate
cloroplaste
cloroplastelor
Cloroplastele sunt organele ovale care se găsesc în celulele plantelor și algelor. Acestea sunt înconjurate de membrane și procesul de fotosinteză are loc în interiorul lor.
Cele două țesuturi membranoase care le înconjoară au o structură continuă, care le delimitează. Stratul exterior este permeabil, datorită prezenței porinilor. În ceea ce privește membrana interioară, conține proteine, care sunt responsabile pentru transportul substanțelor.
În interior are o cavitate, cunoscută sub numele de stroma. Există ribozomi, lipide, granule de amidon și ADN dublu catenar circular. În plus, au saccule numite tilacoide, ale căror membrane conțin pigmenți fotosintetici, lipide, enzime și proteine.
Pigmenți fotosintetici
Acești pigmenți absorb energia din lumina soarelui, pentru a fi prelucrați de sistemul fotosintetic.
Clorofilă
Clorofilă
Clorofila este un pigment verde care este format dintr-un inel al unei cromoproteine numit porfirină. În jurul său, electronii migrează liber, făcând inelul să aibă potențialul de a câștiga sau de a pierde electroni.
Din această cauză, are potențialul de a furniza electroni care sunt energizați către alte molecule. Astfel, energia solară este captată și transmisă altor structuri fotosintetice.
Există mai multe tipuri de clorofilă. Clorofila a este în plante și alge. Tipul b se găsește la plante și alge verzi. Pe de altă parte, clorofila c este prezentă în dinoflagelate și tipul d, este posedată de cianobacterii.
Carotenoidele
Ca și alți pigmenți fotosintetici, carotenoizii captează lumina luminii. Cu toate acestea, în plus, acestea contribuie la disiparea radiațiilor absorbite în exces.
Carotenoizii nu au capacitatea de a utiliza direct energia luminii pentru fotosinteză. Acestea transferă energia absorbită în clorofilă, motiv pentru care sunt considerați pigmenți accesorii.
Medii extreme
Tardigrade, un Phylum cunoscut pentru capacitatea sa de a supraviețui în medii foarte dure. Sursa: Willow Gabriel, Laboratorul Goldstein, prin Wikimedia Commons
Multe chimioautotrofe, inclusiv bacterii nitrifiante, sunt distribuite în lacuri, mări și pe sol. Cu toate acestea, unii alții tind să trăiască în unele ecosisteme neobișnuite, unde există substanțele chimice necesare pentru realizarea oxidării.
De exemplu, bacteriile care trăiesc în vulcani activi oxidează sulful pentru a-și face hrana. De asemenea, în Parcul Național Yellowstone, în Statele Unite, există bacterii care sunt localizate în izvoarele termale. De asemenea, unele locuiesc adânc în ocean, aproape de orificiile de hidrotermie.
În această zonă, apa se scurge printr-o fisură în rocile fierbinți. Acest lucru face ca diverse minerale să fie încorporate în apa de mare, printre care se numără hidrogenul sulfurat, care este utilizat de bacterii pentru chimio-sinteză.
Etapele nutriției autotrofe
În general, nutriția autotrofă se dezvoltă în trei faze. Acestea sunt:
Pasajul membranei și captarea energiei
În acest proces, moleculele anorganice reduse, cum ar fi amoniacul, și moleculele simple anorganice, cum ar fi sărurile, apa și dioxidul de carbon, trec prin membrana celulară semi-permeabilă, fără a provoca celula vreo cheltuială de energie.
Pe de altă parte, în organismele fotoautotrofe are loc captarea energiei luminoase, care este sursa folosită pentru realizarea procesului de fotosinteză.
Metabolism
În timpul nutriției autotrofe, în citoplasma celulară apar un set de reacții chimice. Ca urmare a acestor procese, se obține energia biochimică care va fi utilizată de celulă pentru a-și îndeplini funcțiile vitale.
Excreţie
Această fază finală constă în eliminarea, prin membrana celulară semi-permeabilă, a tuturor deșeurilor care provin din metabolismul nutrițional.
Tipuri
Luând în considerare tipul de sursă de energie utilizată, nutriția autotrofă este clasificată în două moduri, fotoautotrofă și chimioautotrofă.
Photoautotrophs
Fotoautotrofele sunt organisme care obțin energia pentru a face compuși organici din lumina soarelui, proces numit fotosinteză. Algele verzi, plantele și unele bacterii fotosintetice aparțin acestui grup.
Fotosinteza are loc în cloroplaste și are două faze. Primul este cel ușor. În aceasta, există o disociere a moleculei de apă, pentru care se folosește energia luminii. Produsul acestei faze sunt moleculele ATP și NADPH.
Această energie chimică este utilizată în a doua etapă a procesului, cunoscută sub numele de fază întunecată. Acest lucru apare în stroma cloroplastelor și primește acest nume, deoarece nu necesită energie ușoară pentru ca procesele chimice să aibă loc.
NADPH și ATP, produs al fazei ușoare, sunt utilizate pentru sintetizarea materiei organice, cum ar fi glucoza, folosind dioxid de carbon, sulfați și nitriți și nitrați ca sursă de azot.
Chemoautotrophs
Nitrobacterul este un gen de bacterii chimiotrofe
Organismele chimioautotrofe, reprezentate de bacterii, sunt capabile să utilizeze compuși anorganici reduși ca bază pentru metabolismul respirator.
În același mod ca și fotoautotrofele, acest grup folosește dioxidul de carbon (CO2) ca sursă principală de carbon, fiind asimilat în același mod de reacțiile ciclului Calvin. Cu toate acestea, spre deosebire de acestea, chimioautotrofele nu folosesc lumina soarelui ca sursă de energie.
Energia de care au nevoie este produsul oxidării unor compuși anorganici reduși, cum ar fi hidrogenul molecular, fierul fier, hidrogenul sulfurat, amoniacul și diferite forme reduse de sulf (H2S, S, S2O3-).
În prezent, chimioautotrofele sunt frecvent întâlnite în apele adânci, unde lumina solară este aproape zero. Multe dintre aceste organisme trebuie să trăiască în jurul aerisirilor vulcanice. În acest fel, mediul este suficient de cald pentru ca procesul metabolic să apară într-un ritm ridicat.
Exemple de lucruri vii cu nutriție autotrofă
Plantele
Cu câteva excepții, cum ar fi acoperișul Venus (Dionaea muscipula) care poate captura și digera insectele prin acțiune enzimatică, toate plantele sunt exclusiv autotrofe.
Alge verzi
Algele verzi sunt un grup parafiletic de alge, care sunt strâns legate de plantele terestre. În prezent, există mai mult de 10.000 de specii diferite. În general trăiesc în diverse habitate cu apă dulce, deși pot fi găsite în unele mări de pe planetă.
Acest grup are pigmenți cum ar fi clorofila a și b, xantofilele, β-carotenul și unele substanțe de rezervă, cum ar fi amidonul.
Exemple:
- Ulva lactuca, cunoscută sub numele de lamilla, este o algă verde care crește în zona intertidală din marea majoritate a oceanelor. Are frunze lungi deosebite, cu margini ondulate, care îi conferă un aspect de salată.
Această specie se află în grupul de alge comestibile. În plus, este utilizat în industria cosmetică, la producerea de produse hidratante.
- Volvox aureus trăiește în apă dulce, formând colonii sferice de aproximativ 0,5 milimetri. Aceste grupuri sunt formate din aproximativ 300 până la 3200 de celule, care sunt interconectate de fibrele plasmatice. Amidonul este acumulat în cloroplaste și au pigmenți fotosintetici cum ar fi clorofila a, b și ß-caroten.
cianobacteriei
Cianobacteriile erau cunoscute anterior cu numele de cloroxibacterii, alge albastru-verde și alge albastru-verde. Acest lucru se datorează faptului că are pigmenți clorofilă, care îi dau acea nuanță verde. De asemenea, au o morfologie similară cu algele.
Este vorba despre un filum de bacterii, format din singurele procariote cu capacitatea de a folosi lumina soarelui ca energie și apă ca sursă de electroni pentru fotosinteză.
Bacterii de fier (
Bacteriile Acidithiobacillus ferrooxidans obțin energie din fierul feros. În acest proces, atomii de fier insolubili din apă sunt convertiți într-o formă moleculară solubilă în apă. Acest lucru a permis folosirea acestei specii pentru extragerea fierului din unele minerale, unde nu au putut fi îndepărtate în mod convențional.
Bacterii incolore cu sulf
Aceste bacterii transformă sulfura de hidrogen, produs al descompunerii materiei organice, în sulfat. Acest compus este folosit de plante.
Referințe
- Boyce A., Jenking CM (1980) Nutriție autotrofă. În: Metabolism, mișcare și control. Recuperat de pe link.springer.com.
- Encyclopaedia Britannica (2019). Metabolism autotrofic. Recuperat de pe britannica.com
- Kim Rutledge, Melissa McDaniel, Diane Boudreau, Tara Ramroop, Santani Teng, Erin Sprout, Hilary Costa, Hilary Hall, Jeff Hunt (2011). AUTOTROF. Recuperat de la nationalgeographic.org.
- F. Sage (2008). Autotrophs. Recuperat de la sciencedirect.com.
- Manrique, Esteban. (2003). Pigmenți fotosintetici, ceva mai mult decât captarea luminii pentru fotosinteză. Recuperat de la researchgate.net.
- Martine Altido (2018). Tipuri nutritive de bacterii. Recuperat de la sciencing.com.