Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Фотогетеротрофы ( греч . : фото = свет, гетеро = (ан) другое, троф = питание) - это гетеротрофные фототрофы , то есть организмы, которые используют свет для получения энергии, но не могут использовать углекислый газ в качестве единственного источника углерода. Следовательно, они используют органические соединения из окружающей среды, чтобы удовлетворить свои потребности в углероде; эти соединения включают углеводы , жирные кислоты и спирты . Примеры фотогетеротрофных организмов включают пурпурные несерные бактерии , зеленые несернистые бактерии и гелиобактерии. [1] Недавние исследования показали, что восточный шершень и некоторые тли могут использовать свет в качестве источника энергии. [2]

Исследование [ править ]

Исследования показали, что митохондрии млекопитающих также могут улавливать свет и синтезировать АТФ при смешивании с улавливающим свет метаболитом хлорофилла. [3] Исследование показало, что тот же метаболит при скармливании червю Caenorhabditis elegans приводит к увеличению синтеза АТФ при воздействии света, а также к увеличению продолжительности жизни. [4]

Метаболизм [ править ]

Фотогетеротрофы генерируют АТФ с помощью света одним из двух способов: [5] [6] они используют реакционный центр на основе бактериохлорофилла , или они используют бактериородопсин . Механизм на основе хлорофилла аналогичен механизму, который используется в фотосинтезе, когда свет возбуждает молекулы в реакционном центре и вызывает поток электронов через цепь переноса электронов (ETS). Этот поток электронов через белки заставляет ионы водорода перекачиваться через мембрану. Энергия, запасенная в этом протонном градиенте, используется для управления синтезом АТФ . В отличие от фотоавтотрофов, электроны текут только по циклическому пути: электроны, выпущенные из реакционного центра, проходят через ETS и возвращаются в реакционный центр. Они не используются для восстановления каких-либо органических соединений. Фиолетовые бактерии , не содержащие серы , зеленые бактерии , не содержащие серы , и гелиобактерии являются примерами бактерий, которые реализуют эту схему фотогетеротрофии.

Другие организмы, включая галобактерии и флавобактерии [7] и вибрионы [8], имеют протонные насосы на основе пурпурного родопсина, которые дополняют их запасы энергии. Архейная версия называется бактериородопсин , в то время как эубактерий версия называется proteorhodopsin . Помпа состоит из одного белка, связанного с производным витамина А, сетчаткой . Насос может содержать дополнительные пигменты (например, каротиноиды) связанный с белком. Когда свет поглощается молекулой сетчатки, молекула изомеризуется. Это заставляет белок менять форму и перекачивать протон через мембрану. Затем градиент водородных ионов можно использовать для генерации АТФ, переноса растворенных веществ через мембрану или привода жгутикового двигателя . Одна конкретная флавобактерия не может восстанавливать диоксид углерода с помощью света, но использует энергию своей системы родопсина для фиксации диоксида углерода посредством анаплеротической фиксации. [7] Флавобактерии по-прежнему являются гетеротрофами, поскольку для жизни им необходимы восстановленные соединения углерода, и они не могут существовать только на свете и CO 2 . Не может проводить реакции в виде

n CO 2 + 2n H 2 D + фотоны → (CH 2 O) n + 2n D + n H 2 O,

где H 2 D может быть водой, H 2 S или другим соединением / соединениями, обеспечивающими восстанавливающие электроны и протоны; пара 2D + H 2 O представляет собой окисленную форму.

Однако он может связывать углерод в таких реакциях, как:

CO 2 + пируват + АТФ (от фотонов ) → малат + АДФ + P i

где малат или другие полезные молекулы получают иным образом путем расщепления других соединений путем

углевод + O 2 → малат + CO 2 + энергия.
Блок-схема, чтобы определить, является ли вид автотрофом , гетеротрофом или подтипом

Этот метод фиксации углерода полезен, когда восстановленных углеродных соединений мало и они не могут быть потрачены в виде CO 2 во время взаимных превращений, но энергии много в виде солнечного света.

Блок-схема [ править ]

  • Автотроф
    • Хемоавтотроф
    • Фотоавтотроф
  • Гетеротроф
    • Хемогетеротроф
    • Фотогетеротроф

См. Также [ править ]

  • Основные группы питания

Ссылки [ править ]

  1. ^ Брайант, DA; Фригаард, Н.-У. (Ноябрь 2006 г.). «Прокариотический фотосинтез и фототрофия в свете». Trends Microbiol . 14 (11): 488–496. DOI : 10.1016 / j.tim.2006.09.001 . PMID  16997562 .
  2. ^ Вальмалетт, JC; Домбровский, А .; Brat, P .; Mertz, C .; Capovilla, M .; Робишон, А. (2012). «Индуцированный светом перенос электронов и синтез АТФ в насекомых, синтезирующих каротин» . Научные отчеты . 2 : 579. Bibcode : 2012NatSR ... 2E.579V . DOI : 10.1038 / srep00579 . PMC 3420219 . PMID 22900140 .  
  3. ^ Чжан, Дан; Робинсон, Кира; Михай, Дойна М .; Вашингтон, Ильяс (2016-10-12). «Секвестрация повсеместно встречающихся пигментов пищевого происхождения позволяет митохондриальным светочувствительным элементам» . Научные отчеты . 6 (1): 34320. Bibcode : 2016NatSR ... 634320Z . DOI : 10.1038 / srep34320 . ISSN 2045-2322 . 
  4. ^ Сюй, Чен; Чжан, Цзюньхуа; Михай, Дойна М .; Вашингтон, Ильяс (15 января 2014 г.). «Светособирающие пигменты хлорофилла позволяют митохондриям млекопитающих улавливать фотонную энергию и производить АТФ» . Журнал клеточной науки . 127 (2): 388–399. DOI : 10,1242 / jcs.134262 . ISSN 0021-9533 . PMC 6518289 . PMID 24198392 .   
  5. ^ Брайант, Дональд А .; Фригаард, Нильс-Ульрик (ноябрь 2006 г.). «Прокариотический фотосинтез и фототрофия в свете». Тенденции в микробиологии . 14 (11): 488–496. DOI : 10.1016 / j.tim.2006.09.001 . ISSN 0966-842X . PMID 16997562 .  
  6. ↑ Зубков, Михаил В. (1 сентября 2009 г.). «Фотогетеротрофия морских прокариот» . Журнал исследований планктона . 31 (9): 933–938. DOI : 10.1093 / plankt / fbp043 . ISSN 0142-7873 . Проверено 30 марта 2012 года . 
  7. ^ a b Гонсалес, Хосе М .; Фернандес-Гомес, Беатрис; Фернандес-Герра, Антони; Гомес-Консарнау, Лаура; Санчес, Ольга; Колл-Льядо, Монтсеррат; и другие. (24 июня 2008 г.). "Геномный анализ протеородопсин-содержащих морских бактерий Polaribacter Sp. MED152 (Flavobacteria)" . Труды Национальной академии наук . 105 (25): 8724–8729. DOI : 10.1073 / pnas.0712027105 . ISSN 0027-8424 . PMC 2438413 . PMID 18552178 .   
  8. ^ Гомес-Консарнау, Лаура; Акрам, Нилам; Линделл, Кристоффер; Педерсен, Андерс; Neutze, Ричард; Милтон, Дебра Л .; González, José M .; Пинхасси, Джароне (2010). «Фототрофия протеородопсина способствует выживанию морских бактерий во время голода» . PLOS Biol . 8 (4): e1000358. DOI : 10.1371 / journal.pbio.1000358 . PMC 2860489 . PMID 20436956 .  

Источники [ править ]

«Микробиология онлайн» (учебник). Университет Висконсина, Мэдисон.