AUTOTROFISKAIS UZTURS: RAKSTUROJUMS, STADIJAS, VEIDI, PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Autotrofisks uzturs ir process, kas notiek Autotrofisks organismu, kur, no neorganiskām vielām, nepieciešamie savienojumi ir ražotas uzturēšanai un attīstībai šo dzīvo būtņu. Šajā gadījumā enerģija nāk no saules gaismas vai dažiem ķīmiskiem savienojumiem.

Piemēram, augi un aļģes ir autotrofiski organismi, jo tie paši ražo enerģiju; viņiem nav jābaro ar citām dzīvām būtnēm. Turpretī zālēdāji, visēdāji vai gaļēdāji ir heterotrofi dzīvnieki.

Autotrofiska uzturs. Avots: pixabay.com

Ņemot vērā uztura procedūrā izmantotā avota veidu, ir fotoautotrofiski un ķemoautotrofiski organismi. Pirmie savu enerģiju iegūst no saules gaismas, un tos pārstāv augi, aļģes un dažas fotosintēzes baktērijas.

No otras puses, kemoautotrofi izmanto dažādus reducētus neorganiskus savienojumus, piemēram, molekulāro ūdeņradi, lai veiktu procedūras, kas ļauj viņiem iegūt barības vielas. Šo grupu veido baktērijas.

raksturojums

- enerģijas pārveidošana

Pirmais termodinamikas princips nosaka, ka enerģija netiek ne iznīcināta, ne radīta. Tas pārveidojas citos enerģijas veidos, kas atšķiras no sākotnējā avota. Šajā ziņā autotrofiskā uzturā ķīmiskā un saules enerģija tiek pārveidota par dažādiem blakusproduktiem, piemēram, glikozei.

- enerģijas pārnešana

Autotrofā barošana ir raksturīga autotrofiskām būtnēm, kuras veido visu pārtikas ķēžu pamatu. Šajā ziņā enerģija no autotrofiem tiek nodota primārajiem patērētājiem, kas tos patērē, un pēc tam plēsējiem, kas patērē primāros.

Tādējādi augs kā autotrofisks vai produktīvs organisms ir brieža (primārā patērētāja) un kalnu lauvas (sekundārā patērētāja) galvenā barība, tas medī un patērē briežus. Kad lauva mirst, mikroorganismi un baktērijas iedarbojas uz sadalījušos vielu, un enerģija atkal atgriežas uz zemes.

Hidrotermiskās atverēs autotrofiskās baktērijas ir barības tīkla producējošais organisms. Gliemenes un gliemeži ir galvenie patērētāji, kas barojas ar baktērijām. Savukārt astoņkāji savā uzturā iekļauj šīs gliemjus.

- Specializētas struktūras un vielas

Hloroplasti

Hloroplasti

Hloroplasti ir ovālas organellas, kas atrodamas augu un aļģu šūnās. Tos ieskauj membrānas, un fotosintēzes process notiek to iekšpusē.

Diviem membrāniem audiem, kas tos ieskauj, ir nepārtraukta struktūra, kas tos norobežo. Ārējais slānis ir caurlaidīgs poriņu klātbūtnes dēļ. Runājot par iekšējo membrānu, tajā ir olbaltumvielas, kas ir atbildīgas par vielu transportēšanu.

Tā iekšpusē ir dobums, kas pazīstams kā stroma. Ir ribosomas, lipīdi, cietes granulas un apļveida divpavedienu DNS. Turklāt viņiem ir sakas, ko sauc par tireoīdiem, kuru membrānās ir fotosintētiski pigmenti, lipīdi, fermenti un olbaltumvielas.

Fotosintētiskie pigmenti

Šie pigmenti absorbē saules gaismas enerģiju, lai tos apstrādātu fotosintētiskā sistēma.

Hlorofils

Hlorofils

Hlorofils ir zaļš pigments, kas sastāv no hromoproteīna gredzena, ko sauc par porfirīnu. Ap to elektroni brīvi migrē, radot gredzenam potenciālu iegūt vai zaudēt elektronus.

Sakarā ar to tam ir potenciāls nodrošināt elektronus, kas tiek baroti ar citām molekulām. Tādējādi saules enerģija tiek uztverta un nodota citām fotosintētiskām struktūrām.

Ir vairāki hlorofila veidi. Hlorofils a atrodas augos un aļģēs. B tips ir atrodams augos un zaļajās aļģēs. No otras puses, hlorofils c atrodas dinoflagellates un d tips, kas pieder zilaļģēm.

Karotinoīdi

Tāpat kā citi fotosintētiskie pigmenti, karotinoīdi uztver gaismas enerģiju. Tomēr papildus tam tie veicina arī absorbētā liekā starojuma izkliedi.

Karotinoīdiem trūkst iespēju tieši izmantot gaismas enerģiju fotosintēzei. Tie nodod absorbēto enerģiju hlorofilā, tāpēc tos uzskata par papildu pigmentiem.

Ekstremāla vide

Tardigrades, patvērums, kas pazīstams ar spēju izdzīvot ļoti nelīdzenā vidē. Avots: Willow Gabriel, Goldstein Lab, izmantojot Wikimedia Commons

Daudzi chemoautotrofi, ieskaitot nitrificējošās baktērijas, ir izplatīti ezeros, jūrās un uz zemes. Tomēr daži citi mēdz dzīvot neparastās ekosistēmās, kur ir ķīmiskas vielas, kas vajadzīgas oksidācijas veikšanai.

Piemēram, baktērijas, kas dzīvo aktīvos vulkānos, oksidē sēru, lai iegūtu pārtiku. Arī Jeloustonas nacionālajā parkā, Amerikas Savienotajās Valstīs, ir baktērijas, kas atrodas karstajos avotos. Daži arī dzīvo dziļi okeānā, tuvu hidrotermiskajām atverēm.

Šajā apgabalā ūdens nokļūst cauri plaisai karstajās klintīs. Tas izraisa dažādu minerālu iekļaušanu jūras ūdenī, starp kuriem ir sērūdeņradis, kuru baktērijas izmanto ķīmiskajā sintēzē.

Autotrofiskās uztura posmi

Kopumā autotrofiskais uzturs attīstās trīs fāzēs. Šie ir:

Membrānas caurlaidība un enerģijas uztveršana

Šajā procesā reducētās neorganiskās molekulas, piemēram, amonjaks, un vienkāršās neorganiskās molekulas, piemēram, sāļi, ūdens un oglekļa dioksīds, iziet caur puscaurlaidīgo šūnas membrānu, neizraisot šūnai enerģijas patēriņu.

No otras puses, fotoautotrofos organismos tiek uztverta gaismas enerģija, kas ir avots, ko izmanto fotosintēzes procesa veikšanai.

Vielmaiņa

Autotrofiskas barošanas laikā šūnu citoplazmā notiek ķīmisko reakciju kopums. Šo procesu rezultātā tiek iegūta bioķīmiskā enerģija, kuru šūna izmantos savu dzīvībai svarīgo funkciju veikšanai.

Izdalīšanās

Šis pēdējais posms sastāv no visu atkritumu produktu, kas rodas no uztura metabolisma, caur puscaurlaidīgu šūnu membrānu izvadīšanas.

Veidi

Ņemot vērā izmantotā enerģijas avota veidu, autotrofisko uzturu klasificē divos veidos: fotoautotrofā un kemoautotrofā.

Fotoautotrofi

Fotoautotrofi ir organismi, kas iegūst enerģiju, lai no saules gaismas iegūtu organiskos savienojumus - procesu, ko sauc par fotosintēzi. Šajā grupā ietilpst zaļās aļģes, augi un dažas fotosintētiskās baktērijas.

Fotosintēze notiek hloroplastos, un tai ir divas fāzes. Pirmais ir vieglais. Tajā notiek ūdens molekulas disociācija, kurai tiek izmantota gaismas enerģija. Šīs fāzes produkts ir ATP un NADPH molekulas.

Šī ķīmiskā enerģija tiek izmantota procesa otrajā posmā, kas pazīstams kā tumšā fāze. Tas notiek hloroplastu stromā un saņem šo nosaukumu, jo ķīmisko procesu norisei nav nepieciešama gaismas enerģija.

NADPH un ATP, vieglās fāzes produktu, izmanto, lai sintezētu organiskas vielas, piemēram, glikozi, kā slāpekļa avotu izmantojot oglekļa dioksīdu, sulfātus un nitrātus un nitrātus.

Chemoautotrofi

Nitrobacter ir ķīmiski trofisku baktēriju ģints

Kemoautotrofie organismi, kurus pārstāv baktērijas, var izmantot samazinātu neorganisko savienojumu daudzumu par pamatu elpošanas metabolismam.

Tāpat kā fotoautotrofi, šī grupa kā galveno oglekļa avotu izmanto oglekļa dioksīdu (CO2), un to pašu pielīdzina Kalvina cikla reakcijām. Tomēr atšķirībā no šiem ķīmijotrofi neizmanto saules gaismu kā enerģijas avotu.

Nepieciešamā enerģija ir dažu reducētu neorganisku savienojumu, piemēram, molekulārā ūdeņraža, dzelzs dzelzs, sērūdeņraža, amonjaka un dažādu reducētu sēra formu (H2S, S, S2O3-), oksidācijas produkts.

Pašlaik chemoautotrofi parasti ir sastopami dziļos ūdeņos, kur saules gaisma ir gandrīz nulle. Daudziem no šiem organismiem jādzīvo ap vulkāniskām ventilācijas atverēm. Tādā veidā vide ir pietiekami silta, lai metabolisma process notiktu ātri.

Dzīvu lietu piemēri ar autotrofisku uzturu

Augi

Ar dažiem izņēmumiem, piemēram, Venēras mušu slazdu (Dionaea muscipula), kas var slazdīt kukaiņus un sagremot tos fermentatīvā darbībā, visi augi ir tikai autotrofiski.

Zaļās aļģes

Zaļās aļģes ir parafītiska aļģu grupa, kas ir cieši saistītas ar sauszemes augiem. Pašlaik ir vairāk nekā 10 000 dažādu sugu. Tie parasti dzīvo dažādos saldūdens biotopos, lai gan tos varēja atrast dažās planētas jūrās.

Šajā grupā ir tādi pigmenti kā hlorofils a un b, ksantofīli, β-karotīns un dažas rezerves vielas, piemēram, ciete.

Piemēri:

- Ulva lactuca, kas pazīstama kā lamila, ir zaļās aļģes, kas aug lielākajā daļā okeānu saplūšanas joslā. Tam ir īpaši garas lapas ar krokainām malām, kas piešķir salātiem izskatu.

Šī suga ietilpst ēdamo aļģu grupā. Turklāt to izmanto kosmētikas rūpniecībā, mitrinošu produktu ražošanā.

- Volvox aureus dzīvo saldūdenī, veidojot aptuveni 0,5 milimetru lielas sfēriskas kolonijas. Šīs kopas veido apmēram 300 līdz 3200 šūnas, kuras savstarpēji savieno plazmas šķiedras. Ciete uzkrājas hloroplastos, un tajos ir fotosintētiski pigmenti, piemēram, hlorofils a, b un ß-karotīns.

Zilaļģes

Cianobaktērijas agrāk bija zināmas ar hloraktibaktēriju, zili zaļo aļģu un zili zaļo aļģu nosaukumiem. Tas notiek tāpēc, ka tajā ir hlorofila pigmenti, kas tam piešķir zaļu nokrāsu. Viņiem ir arī morfoloģija, kas līdzīga aļģēm.

Tās ir baktēriju patvērums, ko veido vienīgie prokarioti ar spēju saules enerģiju izmantot kā enerģiju un ūdeni kā elektronu avotu fotosintēzei.

Dzelzs baktērijas (

Baktērijas Acidithiobacillus ferrooxidans iegūst enerģiju no melnā dzelzs. Šajā procesā ūdenī nešķīstošie dzelzs atomi tiek pārveidoti ūdenī šķīstošā molekulārā formā. Tas ļāva šo sugu izmantot dzelzs ieguvei no dažiem minerāliem, kur tos nevarēja noņemt parastajā veidā.

Bezkrāsainas sēra baktērijas

Šīs baktērijas pārveido sērūdeņradi, organisko vielu sadalīšanās produktu, sulfātā. Šo savienojumu izmanto augi.

Atsauces

1. Boyce A., Jenking CM (1980) Autotrofiskais uzturs. In: Metabolisms, kustība un kontrole. Atgūts no saites.springer.com.
2. Enciklopēdija Britannica (2019). Autotrofiska vielmaiņa. Atgūts no britannica.com
3. Kim Rutledge, Melissa McDaniel, Diane Boudreau, Tara Ramroop, Santani Teng, Erin Sprout, Hilary Costa, Hilary Hall, Jeff Hunt (2011). Autotrofs. Atgūts no Nationalgeographic.org.
4. F. Sage (2008). Autotrofi. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
5. Manrique, Esteban. (2003). Fotosintētiskie pigmenti, kas ir kaut kas vairāk nekā gaismas uztveršana fotosintēzei. Atgūts no researchgate.net.
6. Martine Altido (2018). Baktēriju uztura veidi. Atgūts no sciencing.com.