Phototroph - Phototroph

Terrestrische und aquatische Phototrophen: Pflanzen wachsen auf einem umgestürzten Baumstamm, der in algenreichem Wasser schwimmt

Phototrophe ( Gr : φῶς, φωτός = Licht, τροϕή = Nahrung) sind Organismen , die Photonen einfangen, um komplexe organische Verbindungen (wie Kohlenhydrate) zu produzieren und Energie zu gewinnen. Sie nutzen die Energie des Lichts , um verschiedene zelluläre Stoffwechselprozesse durchzuführen. Es ist ein weit verbreitetes Missverständnis, dass Phototrophen obligatorisch photosynthetisch sind . Viele, aber nicht alle Phototrophen werden häufig photosynthetisiert: Sie wandeln Kohlendioxid anabol in organisches Material um, um es strukturell, funktionell oder als Quelle für spätere katabolische Prozesse (z. B. in Form von Stärken, Zuckern und Fetten) zu nutzen. Alle Phototrophen verwenden entweder Elektronentransportketten oder direktes Protonenpumpen , um einen elektrochemischen Gradienten zu erzeugen, der von der ATP-Synthase verwendet wird, um die molekulare Energiewährung für die Zelle bereitzustellen. Phototrophe können entweder Autotrophe oder Heterotrophe sein . Wenn ihre Elektronen- und Wasserstoffdonoren anorganische Verbindungen sind (z. B. Na
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, wie bei einigen lila Schwefelbakterien oder H.
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, wie bei einigen grünen Schwefelbakterien ) können sie auch als Lithotrophen bezeichnet werden , und so werden einige Photoautotrophen auch als Photolithoautotrophen bezeichnet. Beispiele für phototrophe Organismen sind: Rhodobacter capsulatus , Chromatium , Chlorbium usw.

Geschichte

Ursprünglich mit einer anderen Bedeutung verwendet, erhielt der Begriff seine aktuelle Definition nach Lwoff und Mitarbeitern (1946).

Photoautotroph

Die meisten der bekannten Phototrophen sind autotrop , auch als Photoautotrophen bekannt , und können Kohlenstoff binden . Sie können mit Chemotrophen verglichen werden , die ihre Energie durch Oxidation von Elektronendonoren in ihrer Umgebung erhalten. Photoautotrophe sind in der Lage, ihre eigenen Lebensmittel aus anorganischen Substanzen unter Verwendung von Licht als Energiequelle zu synthetisieren. Grünpflanzen und photosynthetische Bakterien sind Photoautotrophen. Photoautotrophe Organismen werden manchmal als holophytisch bezeichnet . Solche Organismen beziehen ihre Energie für die Nahrungsmittelsynthese aus Licht und können Kohlendioxid als Hauptkohlenstoffquelle verwenden.

Sauerstoff-photosynthetische Organismen verwenden Chlorophyll zur Erfassung von Lichtenergie und oxidieren Wasser, indem sie es in molekularen Sauerstoff "aufspalten" . Im Gegensatz dazu haben anoxygene photosynthetische Bakterien eine Substanz namens Bakteriochlorophyll - die vorwiegend bei nichtoptischen Wellenlängen absorbiert - zur Erfassung von Lichtenergie, leben in aquatischen Umgebungen und oxidieren unter Verwendung von Licht chemische Substanzen wie Schwefelwasserstoff anstelle von Wasser.

Ökologie

In einem ökologischen Kontext sind Phototrophen häufig die Nahrungsquelle für das benachbarte heterotrophe Leben. In terrestrischen Umgebungen sind Pflanzen die vorherrschende Sorte, während in aquatischen Umgebungen eine Reihe von phototrophen Organismen wie Algen (z. B. Seetang ), andere Protisten (wie Euglena ), Phytoplankton und Bakterien (wie Cyanobakterien ) vorkommen. Die Tiefe, bis zu der Sonnenlicht oder künstliches Licht in Wasser eindringen kann, so dass eine Photosynthese stattfinden kann, wird als photische Zone bezeichnet .

Cyanobakterien, prokaryotische Organismen, die eine sauerstoffhaltige Photosynthese durchführen, nehmen viele Umweltbedingungen ein, einschließlich Süßwasser, Meer, Boden und Flechten . Cyanobakterien führen eine pflanzenähnliche Photosynthese durch, da die Organelle in Pflanzen, die eine Photosynthese durchführt, von einem endosymbiotischen Cyanobakterium stammt. Dieses Bakterium kann Wasser als Elektronenquelle verwenden, um CO 2 -Reduktionsreaktionen durchzuführen . Evolutionär gesehen könnte die Fähigkeit von Cyanobakterien, unter sauerstoffhaltigen Bedingungen zu überleben , die für die meisten anaeroben Bakterien als toxisch gelten, den Bakterien einen adaptiven Vorteil verschafft haben, der es den Cyanobakterien hätte ermöglichen können, effizienter zu besiedeln.

Ein Photolithoautotrophe ist ein autotropher Organismus, der Lichtenergie und einen anorganischen Elektronendonor (z. B. H 2 O, H 2 , H 2 S) und CO 2 als Kohlenstoffquelle verwendet. Beispiele sind Pflanzen.

Photoheterotroph

Im Gegensatz zu Photoautotrophen sind Photoheterotrophe Organismen, deren Energie ausschließlich vom Licht und deren Kohlenstoff hauptsächlich von organischen Verbindungen abhängt. Photoheterotrophe produzieren ATP durch Photophosphorylierung , verwenden jedoch umweltverbundene organische Verbindungen , um Strukturen und andere Biomoleküle aufzubauen.

Flussdiagramm

Flussdiagramm, um festzustellen, ob eine Art autotrop, heterotrop oder ein Subtyp ist

Siehe auch

Verweise