Фототрофы (от древнегреческого φῶς , φωτός ( phôs, phōtós ) «свет» и τροφή ( trophḗ ) «питание») представляют собой организмы , которые осуществляют захват фотонов для производства сложных органических соединений (например, углеводов ) и получения энергии. Они используют энергию света для осуществления различных клеточных метаболических процессов . Распространено заблуждение , что фототрофы обязательно фотосинтезируют . Многие, но не все фототрофы часто фотосинтезируют: они анаболически превращать углекислый газ в органический материал для структурного, функционального использования или в качестве источника для более поздних катаболических процессов (например, в форме крахмалов, сахаров и жиров). Все фототрофы либо используют цепи переноса электронов , либо прямую перекачку протонов для создания электрохимического градиента, который используется АТФ-синтазой для обеспечения молекулярной энергии для клетки. Фототрофы могут быть как автотрофами , так и гетеротрофами . Если их донорами электронов и водорода являются неорганические соединения (например, Na
2С
2О
3, как у некоторых пурпурных серных бактерий , или H
2S , как и у некоторых зеленых серобактерий ) их также можно назвать литотрофами , так вот, некоторые фотоавтотрофы также называют фотолитоавтотрофами. Примерами фототрофных организмов являются Rhodobacter capsulatus , Chromatium и Chlorobium .
Первоначально использовавшийся в другом значении, этот термин получил свое нынешнее определение после Lwoff и сотрудников (1946). [1] [2]
Большинство хорошо известных фототрофов являются автотрофами , также известными как фотоавтотрофы , и могут фиксировать углерод . Их можно противопоставить хемотрофам , которые получают энергию за счет окисления доноров электронов в окружающей среде. Фотоавтотрофы способны синтезировать собственное питание из неорганических веществ, используя в качестве источника энергии свет. Зеленые растения и фотосинтезирующие бактерии являются фотоавтотрофами. Фотоавтотрофные организмы иногда называют голофитными . [3] Такие организмы получают энергию для синтеза пищи из света и способны использовать углекислый газ в качестве основного источника углерода. [ссылка нужна ]
Кислородные фотосинтезирующие организмы используют хлорофилл для захвата световой энергии и окисляют воду, «расщепляя» ее до молекулярного кислорода. Напротив, аноксигенные фотосинтезирующие бактерии имеют вещество, называемое бактериохлорофиллом , которое поглощает преимущественно неоптические длины волн для захвата световой энергии, живут в водной среде и, используя свет, окисляют химические вещества, такие как сероводород , а не воду. [ нужна ссылка ]
В экологическом контексте фототрофы часто являются источником пищи для соседней гетеротрофной жизни. В наземной среде растения являются преобладающим разнообразием, в то время как водная среда включает ряд фототрофных организмов, таких как водоросли (например, ламинария ), другие простейшие (такие как эвглена ), фитопланктон и бактерии (такие как цианобактерии ). Глубина, на которую солнечный или искусственный свет может проникать в воду, чтобы мог происходить фотосинтез, известна как фотическая зона . [ нужна ссылка ]
Цианобактерии, прокариотические организмы, осуществляющие оксигенный фотосинтез, обитают во многих условиях окружающей среды, включая пресную воду, моря, почву и лишайники . Цианобактерии осуществляют фотосинтез, подобный растениям, потому что органелла в растениях, которая осуществляет фотосинтез, происходит от [4] эндосимбиотической цианобактерии. [5] Эта бактерия может использовать воду в качестве источника электронов для проведения реакций восстановления CO 2 . Эволюционно способность цианобактерий выживать в кислородных условиях, которые считаются токсичными для большинства анаэробов.бактерии, возможно, дали бактериям адаптивное преимущество, которое могло бы позволить цианобактериям заселяться более эффективно. [ нужна ссылка ]