фототрофы

zhivye_organizmy_fototrofy.jpgВ биологии фототрофами являются бактерии, относящиеся к группе автотрофных организмов и поглощающие свет в качестве источника энергии. Свет поддерживает разнообразные метаболические процессы в микроорганизмах. Фототрофы часто используют при исследовании процессов и эволюции фотосинтеза в разных аспектах, а также в поиске путей пигментного биосинтеза и углеродного метаболизма.

Оглавление:

Чтобы научиться отличать их от других бактерий, необходимо знать некоторые особенности, которые могут отличаться у разных типов этих организмов.

Места обитания фототрофных бактерий

Фототрофные бактерии распространены преимущественно в соленых и пресных водоемах. Чаще всего они обитают в местах с наличием сероводорода. Находиться они могут на любой глубине. Редко такие организмы встречаются в почвах, но если произойдет затопление земли, то может наблюдаться интенсивный рост находящихся в ней фототрофов.

Это интересно: дикорастущие растения и их разнообразие.

Развитие фототрофов легко заметить даже без микроскопических исследований и постановки накопительных культур, поскольку они часто покрывают подводные объекты яркими пленками. Серные источники, бухты, лиманы, пруды и озера полны такими фототрофными скоплениями. При массовом развитии этих организмов может измениться цвет водоема, в которых они обитают. С небольшим количеством бактерий окрашиваются только некоторые слои воды. Окрашивание нескольких водных слоев обычно происходит на дне озер, где присутствует сероводород.

Описание фототрофных организмов и примеры

Фототрофные организмы еще называют фотосинтезирующими микроорганизмами. Световая энергия, которую поглощают фототрофы, помогает биосинтезу клеточных компонентов и энергозависимым процессам, обеспечивающим рост бактерий.

Фототрофы представлены:

  • Зелеными и пурпурными бактериями;
  • Гелиобактериями;
  • Цианобактериями;
  • Красными, зелеными, диатомовыми и другими водорослями.

Это интересно: какая часть клетки является самой главной?

fototrofy_prirode.jpgСамыми древними фотосинтезирующими автотрофами являются зеленые и пурпурные бактерии. Именно с них начались исследования фототрофной группы. По организации своей группы они похожи с сине-зелеными водорослями. Они получили название сине-зеленых бактерий, или цианобактерий, так как они являются прокариотами. Но по фотосинтезирующей форме, составу хлорофиллов и пигментам зеленые и пурпурные серобактерии сильно отличаются от других фототрофов.

Фотосинтез происходит в хлоропластах — специальных зеленых пластидах, расположенных в клетках. Хлоропласты содержат в себе хлорофилл, являющийся пигментом, окрашивающим части автотрофов в зеленый оттенок. Процесс происходит только при наличии воды и углекислого газа, выделяющегося из живых организмов при дыхании. Большая часть фототрофов выделяет кислород, который жизненно необходим объектам живой природы.

Это интересно: что такое атф-молекула, ее функции и роль в организме.

Строение фотосинтетического аппарата большинства фототрофов включает:

  • Светособирающие пигменты, поглощающие световую энергию и передающую ее в реакционный центр;
  • Фотохимические реакционные центры, в которых электромагнитная форма энергии трансформируется в химическую;
  • Фотосинтетические электротранспортные системы, которые обеспечивают перенос электронов и запасают энергию в молекулах АТФ (аденозинтрифосфат).

Большая часть фототрофов представлена автотрофными организмами, поэтому их еще называют фотоавтотрофы. У них происходит фиксирование неорганического углерода. Таким организмам часто противопоставляются хемотрофы, получающие энергию в результате окислительно-восстановительных реакций, в которых окисляются доноры электронов. В фотоавтотрофных микроорганизмах может происходить синтез своих собственных продуктов питания, которые они получают из неорганических веществ под воздействием световой энергии и углекислого газа. К фотоавтотрофам относится ряд зеленых растений, цианобактерий и множество фотосинтезирующих бактерий.

Это интересно: о единстве органического мира свидетельствуют какие факторы?

Другой группой фототрофов выступают организмы, которые называют фотогетеротрофами. Для них свойственно использование света в качестве источника энергии и органических соединений как источника углерода. Синтез АТФ фотогетеротрофами происходит с помощью фотофосфорилирования. Поскольку эти бактерии не могут фиксировать бесцветный газ, построение биомолекул микроорганизма осуществляется с готовыми органическими соединениями. Группа таких фототрофов включает пурпурные и зеленые несерные бактерии, гелиобактерии, галобактерии и некоторые виды цианобактерий, способные расти гетеротрофно.

Тип питания фототрофов

Восполнение запасов энергии и нужных веществ клеточными организмами осуществляется с питанием. Все разновидности питания, которые сегодня известны науке, встречаются у бактерий. Процесс обмена веществ у живых организмов имеет практически один и тот же механизм, но у микроорганизмов имеется ряд особенностей в этом плане.

Это интересно: как определить валентность по таблице Менделеева?

Световая энергия преобразуется фототрофными микроорганизмами в фотосинтетические пигменты, которые могут быть:

  • хлорофиллами. При фотосинтезе происходит выделение кислорода. Этот процесс называется кислородный или оксигенный фотосинтез. Такими процессами характеризуются цианобактерии.
  • бактериохлорофиллами. Пигменты, относящиеся к хлорофиллам, не выделяют кислород во время фотосинтеза. Используемый пигмент реагирует на свет с волной другой длины. Он не может поглощаться ни растениями, ни цианобактериями, ни водорослями. Аноксигенный, или бескислородный, фотосинтез характерен для пурпурных, зеленых и гелиобактерий.
  • бактериородопсинами. Такой пигмент фотосинтеза встречается только у галобактерий, который содержится в пурпурных мембранах.

Есть теория, что фотосинтез может осуществляться и с другим источником света. В месте подводного термального источника обнаружили серобактерии, которые обитают на глубине ниже 2 км, куда солнечный свет не может проникнуть. Есть предположение, что происходит поглощение световых волн из термального источника бактериохлорофиллом, содержащимся в серобактериях.

Главное биологическое назначение фототрофов — это обеспечение всего живого кислородом. Некоторые виды обеспечивают круговорот азота, серы и других веществ в природе. Как видно, микроорганизмы играют большую роль в этом огромном мире.

Отзывы и комментарии

Это интересно

  • Известная картина Рафаэля Санти “Сикстинская Мадонна “ — анализ композиции
  • Описание картины Васнецова “Три богатыря” — история создания
  • О книгопечатании на Руси — первый книгопечатник и издание первой печатной книги
  • Значение Английской буржуазной революции 17 века — последствия для всего мира
  • Леонардо да Винчи: биография, творчество, изобретения и интересные факты

Наземные и водные фототрофы: растения растут на бревне, плавающем в богатой водорослями воде.

Фототрофы (др.-греч.φῶς, φωτός = свет, τροϕή = питание) — это организмы, которые используют свет для получения энергии. Они используют энергиюсвета для поддержания различных метаболических процессов. Существует распространенное заблуждение, что фототрофы должны обязательно фотосинтезировать. Многие, хотя далеко не все, действительно фотосинтезируют: они используют энергию света, чтобы преобразовывать углекислый газ в органический материал, который служит для построения их тела, или в качестве источника для последующих катаболических процессов (например, в виде крахмала, сахаров и жиров). Однако некоторые фототрофы не фотосинтезируют и потребляют исключительно готовые органические вещества. Все фототрофы используют либо электрон-транспортную цепь, либо прямой перенос протонов через мембрану, как это делают галобактерии, чтобы создать электрохимический градиент, который используется АТФ-синтазой для синтеза АТФ.

Фотоавтотрофы

Большинство фототрофов относятся к автотрофным организмам или фотоавтотрофам, которые могут фиксировать неорганический углерод. Им можно противопоставить хемотрофов, которые получают энергию путём окисления доноров электронов. Фотоавтотрофы способны синтезировать свои собственные продукты питания из неорганических веществ с использованием света в качестве источника энергии и углекислого газа в качестве основного источника углерода. К этой категории относятся зелёные растения, цианобактерии и многие фотосинтезирующие бактерии.

Экология

В экологическом смысле, фототрофы являются источником пищи для гетеротрофных организмов. В наземной среде обитания растения являются наиболее разнообразной и распространённой группой фототрофов, а в водной среде обитает целый ряд фототрофных организмов, таких как водоросли (например, ламинария) и других протистов (эвглены и динофлагелляты) фитопланктон и бактерии (например, цианобактерии). Все эти организмы живут на тех глубинах, куда проникает солнечный свет, в так называемой эвфотической зоне.

Самые распространённые фототрофы на Земле, вне всякого сомнения, — цианобактерии. Они являются прокариотическими организмами, осуществляют оксигенный фотосинтез и освоили огромное количество природных местообитаний, в том числе пресные водоёмы, моря, почвы, а также вступают в симбиоз с грибами (лишайники) и папоротниками. Цианобактерии осуществляют фотосинтез подобно зелёным растениям, поскольку органеллы растений являются фактически производными от эндосимбиоза с сестринской группой цианобактерий.

Фотогетеротрофы

В отличие от фотоавтотрофов, фотогетеротрофы — это организмы, которые используют свет как источник энергии и главным образом органические соединения как источник углерода. Фотогетеротрофы синтезируют АТФ при помощи фотофосфорилирования но не могут фиксировать CO2 и поэтому используют готовые органические соединения для построения биомолекул[1]. Этот тип питания представлен исключительно среди бактерий и архей. К фотогетеротрофным организмам относятся зелёные несерные бактерии, пурпурные несерные бактерии, галобактерии[2], гелиобактерии и некоторые цианобактерии, которые способны расти гетеротрофно[3].

См. также

Эта страница в последний раз была отредактирована 1 января 2020 в 20:21. ТолкованиеПереводфототрофы</dt>фототрофыобщее название организмов, использующих свет в качестве источника энергии. К Ф. относятся растения и фототрофные микроорганизмы.(Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.)Фототрофы(фотосинтезирующие бактерии) — бактерии, использующие энергию видимого света и инфракрасных лучей для синтеза органических веществ. Фотосинтез у Ф. протекает в анаэробных либо аэробных условиях, в хроматофорах, посредством бактер. хлорофилла и дополнительных пигментов фикоэритрина и фикоциана. В качестве источника водорода для восстановления углекислого газа Ф. используют не воду, как растения, а др. восстановленные соединения, напр., сероводород. В процессе фотосинтеза Ф. не выделяют свободный кислород. Основным источником углерода в одних случаях является углекислый газ (фотоаутотрофы), в др. — органические к-ты (фотогетеротрофы).(Источник: «Словарь терминов микробиологии»)</dd></dl>

Смотреть что такое «фототрофы» в других словарях:

  • ФОТОТРОФЫ — см. Автотрофы …   Большой Энциклопедический словарь

  • Фототрофы — (от греч. photos свет и trophe питание) фотосинтезирующие организмы (автографы) фототрофные бактерии, водоросли и высшие растения. Ср. хемотрофы. Экологический словарь. Алма Ата: «Наука». Б.А. Быков. 1983 …   Экологический словарь

  • фототрофы — см. Автотрофы. * * * ФОТОТРОФЫ ФОТОТРОФЫ, см. Автотрофы (см. АВТОТРОФЫ) …   Энциклопедический словарь

  • ФОТОТРОФЫ — см. Автотрофы …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • фототрофы — фототр офы, ов, ед. ч. тр оф, а …   Русский орфографический словарь

  • ФОТОТРОФЫ — организмы, для которых источником энергии синтеза органических веществ служит свет (группа, противоположная хемотрофам); фотосинтезирующие растения, содержащие хлорофилл …   Словарь ботанических терминов

  • Фототрофы — организмы, для которых источником энергии служит свет (группа, противоположная хемотрофам .) …   Толковый словарь по почвоведению

  • Автотрофы — (др. греч. αὐτός  сам + τροφή  пища)  организмы, синтезирующие органические соединения из неорганических. Автотрофы составляют первый ярус в пищевой пирамиде (первые звенья пищевых цепей). Именно они являются первичными… …   Википедия

  • Классификация организмов по способу получения энергии — Содержание 1 Автотрофы 1.1 Фототрофы 1.2 Хемотрофы 2 Гетеротрофы …   Википедия

  • Миксотроф — Содержание 1 Автотрофы 1.1 Фототрофы 1.2 Хемотрофы 2 Гетеротрофы …   Википедия

Ключевое отличие Фототрофов от Хемотрофов заключается в том, что Фототрофы для выработки своих клеточных функций поглощают солнечный свет в качестве источника энергии, тогда как Хемотрофы окисляют органические или неорганические вещества, для получения энергии.

Различные организмы имеют разные механизмы для производства пищи. Некоторые организмы способны сами производить свою пищу, тогда как другие не могут производить свою пищу и зависят от пищи, произведенной другими организмами или соединениями. Эти организмы подразделяются на Фототрофы и Хемотрофы. Фототрофы и Хемотрофы – это два типа организмов, встречающихся в природе. Большинство Фототрофов являются Автотрофами, использующими энергию солнечного света для процеса питания. Чтобы получить энергию Хемотрофы окисляют как органические, так и неорганические соединения. Они являются главным звеном в пищевой цепи на земле.

Содержание

  1. Обзор и основные отличия
  2. Фототрофы
  3. Хемотрофы
  4. Сходство между Фототрофами и Хемотрофами
  5. В чем разница между Фототрофами и Хемотрофами
  6. Заключение

Фототрофы

Фототрофы относятся к тем организмам, которые используют солнечный свет в качестве основного источника энергии для производства пищи. Они улавливают световую энергию и преобразуют ее в химическую энергию внутри своих клеток, например, зеленые растения преобразуют световую энергию в химическую энергию путем фотосинтеза, или они способны фиксировать углерод из углекислого газа в органические соединения.

Водоросли используют свет для получения энергии – являются Фототрофами

Фототрофы  подразделяются на две основные группы: фотоавтотрофы и фотогетеротрофы.

Фотоавтотрофы: эти организмы осуществляют фотосинтез для производства пищи с использованием света, воды и углекислого газа. При наличии солнечного света углекислый газ и вода превращаются в органические соединения, такие как углеводы, жиры и белки, которые используются в клеточных функциях, таких как биосинтез и дыхание. Некоторые распространенные примеры фотоавтотрофов включают зеленые растения и фотосинтезирующие бактерии.

Фотогетеротрофы: эти организмы могут использовать солнечный свет в качестве источника энергии, но не могут использовать диоксид углерода в качестве единственного источника углерода. В качестве источника углерода они используют органические соединения из окружающей среды, например, пурпурные несернистые бактерии и зеленые несернистые бактерии.

Хемотрофы

Хемотрофы – это организмы, которые получают энергию от окисления или расщепления углекислого газа или неорганических химических соединений в результате хемосинтеза, основного метаболизма в производстве хемотрофов. В ходе этого процесса простые молекулы с углеродом, таким как диоксид углерода и метан, превращаются в органические соединения путем окисления газообразного водорода, сероводорода и серы.

Микроорганизмы чёрных курильщиков являются Хемотрофами

Некоторые распространенные примеры хемотрофов включают протеобактерии, окисляющие серу и нейтрофильные железоокисляющие бактерии. Хемотрофы далее классифицируются на хемоавтотрофы и хемогетеротрофы.

Хемоавтотрофы: они могут самостоятельно производить питание посредством хемосинтеза. Они получают энергию из химических реакций и синтезируют необходимые органические соединения из углекислого газа. Они используют диоксид углерода в качестве источника углерода и используют или окисляют неорганические соединения, такие как сероводород, сера, аммиак, для получения энергии и для синтеза органических соединений, например серных и железных бактерий. Они обычно обитают во враждебных условиях, таких как глубокие морские впадины.

Хемогетеротрофы: они не способны связывать углерод с образованием собственных органических соединений (пищи). Они зависят от органических соединений для энергии и источника углерода. Другими словами, они поглощают пищу, производимую другими соединениями, такими как липиды, белки и углеводы. Например, грибы, бактерии и некоторые серные бактерии.

Сходство между Фототрофами и Хемотрофами

  • Фототрофы и хемотрофы – это две группы организмов, основанные на типе питания
  • Группы фототрофов и хемотрофов включают автотрофы и гетеротрофы
  • И Фототрофы и хемотрофы находятся в одних и тех же экосистемах

Разница между Фототрофами и Хемотрофами

Читайте также:  В чем разница между флуорофором и хромофором

Фототрофы – это организмы, которые потребляют солнечный свет в качестве источника энергии для выработки своих клеточных функций Хемотрофы – это организмы, которые зависят от энергии, вырабатываемой в результате окисления неорганических или органических молекул
Они используют энергию света для производства энергии или выполнения клеточных функций Они получают энергию путем окисления доноров электронов или химических соединений
Источником энергии является солнечный свет Источником энергии является окисление химических соединений (органических или неорганических)
Они обычно выполняют фотосинтез Они обычно выполняют хемосинтез
Подразделяются на Фотоавтотрофы и Фотогетеротрофы Подразделяются на Хемоавтотрофы и Хемогетеротрофы
Они могут использовать солнечный свет Они не могут использовать солнечный свет
Общие примеры включают зеленые растения, водоросли, цианобактерии, пурпурные несернистые бактерии и гелиобактерии Общие примеры включают Нитрозомонасы, Железобактерии

Заключение – Фототрофы против Хемотрофов

Фототрофы и Хемотрофы – это организмы, встречающиеся в окружающей среде, которые отличаются способом питания. Фототрофы – это организмы, которые потребляют солнечный свет в качестве источника энергии для выработки своих клеточных функций, тогда как Хемотрофы – это организмы, которые зависят от энергии, вырабатываемой в результате окисления неорганических или органических молекул. Ключевым отличием между Фототрофами и Хемотрофами является их источник энергии для питания.

  • Самое популярное

    Когда рухнула Римская империя?Демократия – лучшая форма правления: аргументы за и противЧто такое экотуризм?Самые ядовитые змеи найдены в дикой природе в АмерикеГорода с самой дорогой средней ценой на жилье

Каков процесс метаболизма у фотогетеротрофов?

Фотогетеротрофы генерируют аденозинтрифосфат (АТФ) с использованием света двумя способами. Первый метод включает использование бактериородопсина, который представляет собой механизм на основе хлорофилла. Во время процесса свет активирует молекулы и приводит к движению электронов через цепь переноса электронов (ETS). Электроны проходят через белки, что приводит к перекачке ионов водорода через мембрану. Они текут циклическим путем из реакционного центра, через ETS и обратно в реакционный центр. Примерами организмов, которые производят энергию с помощью этого метода, являются гелиобактерии и пурпурные несернистые бактерии.

Второй метод – использование протонных насосов на основе пурпурного родопсина. Эти насосы представляют собой цельные мембранные белки, которые могут перемещать белки через биологическую мембрану. Они дополняют энергоснабжение гетеротрофов. Насос состоит из одного белка и в некоторых случаях вспомогательных пигментов, таких как каротиноиды. Обычно он связан с производным витамина А, известным как ретиналь. Процесс метаболизма начинается с поглощения света молекулой сетчатки. Впоследствии молекула сетчатки изомеризуется и заставляет белок менять свою форму. Затем белок прокачивает протон через мембрану, где он соединяется с ионом водорода с образованием АТФ. Ион водорода также важен для транспортировки растворенных веществ и приведения в движение жгутикового двигателя.

Одной флавобактерии недостаточно для снижения содержания углекислого газа при использовании солнечного света. Вместо этого он использует энергию из своей системы родопсина, чтобы преобразовать ее через процесс анаплеротической фиксации. Флавобактерия является примером гетеротрофов. Анаплеротическая фиксация полезна, когда имеется мало восстановленных соединений углерода, но энергии в виде солнечного света в изобилии.

Различия между автотрофами, фототрофами, хемогетеротрофами и фотогетеротрофами

Чтобы выжить, все живые организмы требуют углерода и энергии. Различия в разных организмах проявляются в том, как они получают эти фундаментальные компоненты, как показано ниже.

Автотрофы используют свет и химическую энергию из окружающей среды для производства пищи. Большинство из них являются производителями. Фототрофы, с другой стороны, используют солнечный свет для своей энергии. Гетеротрофы – это организмы, которые получают свой углерод из других организмов. Напротив, хемогетеротрофы получают свою энергию путем окисления предварительно сгенерированных органических соединений, питаясь другими организмами, живыми или мертвыми. Наконец, фотогетеротрофы полагаются на свет для своей энергии и потребляют углерод из органических соединений.

Используемые источники:

  • https://obrazovanie.guru/nauka/biologiya/ponyatie-fototrofa-primery-tip-pitaniya.html
  • https://wiki2.org/ru/фототрофы
  • https://dic.academic.ru/dic.nsf/dic_microbiology/1047/фототрофы
  • https://raznisa.ru/raznica-mezhdu-fototrofami-i-hemotrofami/
  • https://cultmir.ru/chto-takoe-fotogeterotrof/

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий