АВТОТРОФНИ БАКТЕРИИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, РАЗЛИКИ С ХЕТЕРОТРОФИ И ПРИМЕР - БИОЛОГИЯ - 2025

На автотрофни бактерии са микроорганизми с метаболитен апарат доста сложен. Тези бактерии са способни да асимилират неорганична материя, да я трансформират в органична материя, която те след това използват, за да направят необходимите за тяхното развитие биомолекули.

Следователно, тези видове микроорганизми са независими и се държат като свободно живеещи организми. Не е необходимо да нахлуват в други организми или да разграждат мъртви органични вещества, за да получат необходимите хранителни вещества за оцеляване.

Червени и зелени автотрофни бактерии. Източник: publicdomainpictures.net

Автотрофните бактерии играят основна роля в екосистемата, тъй като те осигуряват органичната материя, необходима за развитието на други живи същества. Тоест, те изпълняват жизненоважни функции за поддържане на екологичния баланс.

Смята се, че тези организми са първата форма на живот на планетата; И в много екосистеми те започват хранителната верига.

Автотрофните бактерии се намират в различни екологични ниши. Например, кален морски сняг, пресни и солени води, горещи извори, почви, наред с други, произвеждащи органична материя.

Характеристики на автотрофните бактерии

В зависимост от метаболитната система, която автотрофните бактерии използват, за да поемат неорганични съединения и да ги трансформират в органични съединения, те се класифицират като фотоавтотрофи или хемоавтотрофи.

Photoautotrophs

Фотоавтотрофните организми включват водорасли, растения и някои бактерии. Те се характеризират с използването на слънчевата светлина като източник на енергия за осъществяване на процеса на трансформация на неорганична в органична материя.

В случая на фотоавтотрофните бактерии те от своя страна се разделят на кислородни и аноксигенни фотоавтотрофи.

Кислородни фотоавтотрофни бактерии

При този тип бактерии протича процесът на фотосинтеза, който се състои в улавяне на слънчевата енергия чрез зелен пигмент, наречен бактериохлорофил, и превръщането му в химическа енергия.

Енергията се използва за отнемане на въглероден диоксид от околната среда и заедно с вода и минерални соли за производството на глюкоза и кислород. Глюкозата се използва за вътрешни метаболитни процеси, а кислородът се отделя навън.

Аноксигенни фотоавтотрофни бактерии

Те се характеризират с това, че са анаеробни бактерии, тъй като не използват кислород в процеса на дишане, без той да ги уврежда. Те също използват слънчевата светлина като източник на енергия. Някои окисляват Fe ² при липса на кислород.

Chemoautotrophs

Хемоавтотрофните бактерии използват химическа енергия за метаболитните си процеси. Това се получава от окисляването на неорганичните съединения, в допълнение към използването на CO2 като източник на въглерод.

Редуцираните неорганични елементи, взети от околната среда, включват сероводород, елементарна сяра, желязо, молекулен водород и амоняк.

Съществуването им гарантира живота на други живи същества, тъй като неорганичните съединения, които приемат от околната среда, са токсични за други микроорганизми. Освен това, съединенията, освободени от автотрофни бактерии, могат да бъдат асимилирани от някои хетеротрофни бактерии.

Хемоавтотрофните бактерии са многобройни. Обикновено живеят във враждебни екосистеми, тоест те са екстремофили.

Има и други организми, които се държат като автотрофи, но принадлежат към други домейни. Например, Archaea домейн (метаногени и термоацидофили). Тъй като те не са нормални бактерии, те няма да бъдат разгледани в тази статия.

Автотрофните бактерии се класифицират в халофили, серни окислители и редуктори, нитрификатори, железни бактерии и анаммокс бактерии.

Halophiles

Те са бактерии, които могат да издържат на високи концентрации на сол. Тези бактерии обикновено са строги или крайни халофили. Те живеят в морска среда, като Мъртво море.

Окислители на сяра

Известни са също като сулфоксидантни бактерии. Тези микроорганизми вземат неорганична сяра от околната среда, за да я окисляват и да произвеждат свои метаболитни продукти.

Тоест, те улавят сероводород (ароматен газ), генериран от разлагането на органични съединения, които съдържат сулфат, извършено от анаеробни хетеротрофни бактерии.

Сулфоксидантните бактерии са аеробни хемоавтотрофи и превръщат сероводорода в елементарна сяра.

Те издържат на високи температури, живеят в екстремни екологични ниши като активни вулкани, горещи извори или океански хидротермални отвори и в пиритни (железен сулфиден минерал) находища.

Железни бактерии

Те могат да бъдат намерени в богати на желязо почви, реки и подземни води. Тези видове бактерии приемат железни йони, а понякога и манган в намалено състояние и ги окисляват, образувайки железен или манганов оксид.

Железният оксид дава субстрата, в който живеят тези бактерии, характерен червеникаво-оранжев цвят.

Nitrifiers

Те са бактерии, които са отговорни за окисляването на редуцираните неорганични азотни съединения, като амоний или амоняк, за превръщането им в нитрати.

Те могат да бъдат намерени на земята, в прясна вода и в солена вода. Те се развиват пълноценно там, където има висока степен на разграждане на протеини, с последващото производство на амоняк.

Anammox бактерии

Те са бактерии, които анаеробно окисляват амониевия йон и нитрит и образуват азотен газ.

Разлики между автотрофни и хетеротрофни бактерии

начин на живот

Всички видове автотрофни бактерии (фотоавтотрофи и хемоавтотрофи) са свободно живеещи, характеристика, която споделят с фотохетеротрофите, докато хемогетеротрофите трябва да получат хранителните си вещества, като паразитизират организмите от друг тип.

От друга страна, хемоавтотрофните бактерии се различават от хемохетеротрофите по местообитанието, където се развиват. Хемоавтотрофните бактерии често живеят при екстремни условия на околната среда, където окисляват неорганични елементи, токсични за други микроорганизми.

За разлика от тях, хемохетеротрофните бактерии обикновено живеят във висшите организми.

хранене

Автотрофните бактерии използват неорганична материя за синтезиране на органични съединения. Те се нуждаят само от вода, неорганични соли и въглероден диоксид като източник на въглерод, за да живеят.

Докато хетеротрофните бактерии се нуждаят от своя растеж и развитие източник на въглерод от вече направени сложни органични съединения, като глюкоза.

Микроскопско изследване

Преброяване на автотрофни бактерии от някои екосистеми може да се извърши по метода на микроскопията на базата на епифлуоресценция.

Тази техника използва флуорохром, като например примулинови и възбудителни филтри за синя и ултравиолетова светлина. Автотрофните бактерии се различават от хетеротрофите по това, че са оцветени ярко белезникаво синьо, без да маскират автофлуоресценцията на бактериохлорофила, докато хетеротрофите не оцветяват.

Производители на болести

Автотрофните бактерии са сапрофити и не причиняват заболявания при хората, тъй като не е необходимо да паразитизират по-висшите организми, за да живеят.

За разлика от тях, бактериите, които причиняват инфекциозни заболявания при хора, животни и растения, принадлежат към групата на хетеротрофните бактерии, по-специално хемохетеротрофите.

Примери за видове автотрофни бактерии

Кислородни фотоавтотрофи

В тази класификация са цианобактериите. Това са единствените прокариотни клетки, които извършват кислородна фотосинтеза.

Те са водни бактерии, най-често срещаните са родовете Prochlorococcus и Synechococcus. И двете са част от морския пикопланктон.

Известни са и родовете Chroococcidiopsis, Oscillatoria, Nostoc и Hapalosiphon.

Аноксигенни фотоавтотрофи

В тази класификация са:

- Несулфуровите пурпурни или червени бактерии Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter sphaeroides, Rhodomicrobium vannielii. Те обаче могат да се развият и фотохетеротрофно.

- Лилаво или сярно червено: Chromatium winesum, Thiospirillum jenense, Thiopedia rosea.

- Не сярна зеленина: Хлорофлекс и Хлоронема.

- Сярна зелени: Chlorobium limicola, Prosthecochloris aestuarii, Pelodictyon clathratiforme.

- Heliobacterium scaricaldum.

Chemoautotrophs

Безцветни серни бактерии

Примери: Thiobacillus tiooxidans, Hydrogenovibrio crunogenus.

Азотни бактерии

Примери: бактерии от родовете Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter и Nitrococcus.

Железни бактерии

Примери: Throbacillus ferrooxidans, Actidithiobacillus ferrooxidans и Leptospirilum ferrooksans.

Водородни бактерии

Те използват молекулен водород за осъществяване на жизнените си процеси. Пример Водородни бактерии.

Anammox бактерии

Примери за сладководни щамове: Brocadia, Kuenenia, Jettenia, Anammoxoglobus.

Пример за соленоводен щам: Scalindua.

Препратки

1. Хенао А, Комба N, Алварадо Е, Сантамария Дж. Автотрофни и хетеротрофни бактерии, свързани с кален морски сняг върху рифове с континентален отток. Университет, 2015, 20 (1): 9-16.
2. "Метаногенезата". Уикипедия, Свободната енциклопедия. 28 ноември 2018, 19:53 UTC. 5 май 2019 г., 21:11 ч., Достъпно на адрес: es.wikipedia.org.
3. Anammox. Уикипедия, Свободната енциклопедия. 24 декември 2016 г., 12:22 UTC. 5 май 2019 г., 21:13, es.wikipedia.org
4. Gastón J. Елиминиране на сулфати в анаеробно-аеробен реактор с подвижен слой. Теза за квалификация за магистърска степен по екологично инженерство. 2088 г., Инженерния институт UNAM. Достъпно на: ptolomeo.unam
5. Нитрифициращи бактерии. Уикипедия, Свободната енциклопедия. 16 ноември 2018 г., 15:13 UTC. 5 май 2019 г., 22:21
6. Corrales L, Antolinez D, Bohórquez J, Corredor A. Анаеробни бактерии: процеси, които осъществяват и допринасят за устойчивостта на живота на планетата. НЕ СТАНЕ. 2015; 13 (23): 55-81. Достъпно на: scielo.org.