АУТОТРОФИЧНА ИСХРАНА: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТАДИЈУМИ, ВРСТЕ, ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЈА - 2025

Аутотрофно исхрана је процес који се јавља у аутотрофних организмима, где из неорганских материја, неопходни једињења се производе за одржавање и развој ових живих бића. У овом случају енергија долази од сунчеве светлости или неких хемијских једињења.

На пример, биљке и алге су аутотрофични организми, јер производе сопствену енергију; не требају се хранити другим живим бићима. Супротно томе, биљоједи, свеједи или месождерке су хетеротрофи.

Аутотрофична исхрана. Извор: пикабаи.цом

Узимајући у обзир врсту извора који се користи у исхрани, постоје фотоаутотрофични и хемоаутотрофични организми. Први добијају своју енергију сунчевом светлошћу и представљају их биљке, алге и неке фотосинтетске бактерије.

С друге стране, хемоаутотрофи користе разна редукована неорганска једињења, као што је молекулски водоник, да би извршили поступке који им омогућавају да добију своје хранљиве материје. Ову групу чине бактерије.

карактеристике

- Претварање енергије

Први принцип термодинамике каже да се енергија не уништава нити ствара. Подврже се трансформацијама у другим врстама енергије, различитим од изворног извора. У том смислу, у аутотрофичној исхрани хемијска и соларна енергија се претварају у различите нус-продукте, попут глукозе.

- Пренос енергије

Аутотрофична исхрана је типична за аутотрофична бића која чине основу свих ланаца хране. У том смислу, енергија се преноси са аутотрофа на примарне потрошаче који их конзумирају, а затим на месождере који прождиру примарне.

Дакле, биљка као аутотрофни или организам произвођач је главна храна јелена (примарни потрошач) и планинског лава (секундарни потрошач), она лови и једе јелене. Када лав умре, микроорганизми и бактерије делују на разграђену материју, а енергија се поново враћа у земљу.

У хидротермалним отворима, аутотрофне бактерије су организам мреже хране. Дагње и пужеви су главни потрошачи, хране се бактеријама. Заузврат, хоботница укључује ове мекушце у своју прехрану.

- Специјализоване структуре и супстанце

Хлоропласти

Хлоропласт

Хлоропласти су овалне органеле које се налазе у ћелијама биљака и алги. Они су окружени мембранама и унутар њих се одвија процес фотосинтезе.

Два мембранска ткива која их окружују имају континуирану структуру која их ограничава. Спољни слој је пропусан због присуства порина. Што се тиче унутрашње мембране, она садржи протеине који су одговорни за транспорт супстанци.

У унутрашњости се налази шупљина позната као строма. Постоје рибосоми, липиди, скробне грануле и кружна дволанчана ДНК. Поред тога, имају врећице зване тилакоиди, чија мембрана садржи фотосинтетске пигменте, липиде, ензиме и протеине.

Фотосинтетски пигменти

Ови пигменти апсорбују енергију сунчеве светлости која се прерађује фотосинтетским системом.

Хлорофил

Хлорофил

Хлорофил је зелени пигмент који је састављен од прстена хромопротеина који се зове порфирин. Око ње електрони слободно мигрирају, узрокујући прстен потенцијал да добије или изгуби електроне.

Због тога има потенцијал да обезбеди електроне који се напајају са другим молекулама. Тако се соларна енергија хвата и преноси у друге фотосинтетске структуре.

Постоји неколико врста хлорофила. Хлорофил а је у биљкама и алгама. Тип б се налази у биљкама и зеленим алгама. Са друге стране, хлорофил ц је присутан у динофлагелатима и типа д, који поседују цијанобактерије.

Каротеноиди

Као и други фотосинтетски пигменти, каротеноиди хватају светлосну енергију. Међутим, поред тога, доприносе распршивању вишка апсорбоване радијације.

Каротеноиди немају способност директног коришћења светлосне енергије за фотосинтезу. Они преносе апсорбирану енергију у хлорофил, због чега се сматрају додатним пигментима.

Екстремна окружења

Тардиградес, Пхилум познат по својој способности да опстане у веома тешким окружењима. Извор: Виллов Габриел, Голдстеин Лаб, путем Викимедиа Цоммонса

Многи хемоаутотрофи, укључујући нитрификационе бактерије, дистрибуирају се у језерима, морима и на земљи. Међутим, неки други имају тенденцију да живе у неким необичним екосистемима, где постоје хемикалије неопходне за спровођење оксидације.

На пример, бактерије које живе у активним вулканима оксидирају сумпор како би направили своју храну. Такође, у Националном парку Иелловстоне, у Сједињеним Државама, постоје бактерије које се налазе у врелим изворима. Такође, неки живе дубоко у океану, близу хидротермалних отвора.

У овом подручју вода продире кроз пукотину у врућим стијенама. Због тога се у морску воду уграђују различити минерали, међу којима је и водоник сулфид, који бактерије користе за хемосинтезу.

Фазе аутотрофне исхране

Генерално, аутотрофична исхрана се развија у три фазе. Су:

Пролаз мембране и хватање енергије

У овом процесу, редуковани неоргански молекули, попут амонијака и једноставни неоргански молекули, попут соли, воде и угљен-диоксида, пролазе кроз полупропусну ћелијску мембрану, а да не изазивају енергију ћелије.

С друге стране, у фотоаутотрофичним организмима се узима енергија светлости, која је извор који се користи за спровођење процеса фотосинтезе.

Метаболизам

Током аутотрофне исхране, у цитоплазми ћелије јавља се низ хемијских реакција. Као резултат ових процеса добија се биохемијска енергија коју ћелија ће користити за обављање својих виталних функција.

Излучивање

Последња фаза се састоји у елиминацији кроз полупропусну ћелијску мембрану свих отпадних производа који потичу из нутритивног метаболизма.

Врсте

Узимајући у обзир врсту коришћеног извора енергије, аутотрофна исхрана се класификује на два начина, фотоаутотрофично и хемоаутотрофно.

Пхотоаутотропхс

Фотоаутотрофи су организми који добијају енергију за прављење органских једињења из сунчеве светлости, процес зван фотосинтеза. Зелене алге, биљке и неке фотосинтетске бактерије припадају овој групи.

Фотосинтеза се одвија у хлоропластима и има две фазе. Прва је лагана. У томе је дисоцијација молекула воде, за шта се користи светлосна енергија. Производ ове фазе су АТП и НАДПХ молекули.

Та хемијска енергија се користи у другој фази процеса, познато као тамна фаза. То се догађа у строми хлоропласта и добија то име јер не треба светлосна енергија да би се одвијали хемијски процеси.

НАДПХ и АТП, производ светлосне фазе, користе се за синтезу органских материја, попут глукозе, користећи угљен диоксид, сулфате и нитрите и нитрате као извор азота.

Цхемоаутотропхс

Нитробацтер је род хемотрофних бактерија

Хемоаутотрофни организми, представљени бактеријама, способни су да користе смањена неорганска једињења као основу за респираторни метаболизам.

На исти начин као и фотоаутотрофи, ова група користи угљен диоксид (ЦО2) као главни извор угљеника, асимилирајући се на исти начин реакцијама Цалвин циклуса. Међутим, за разлику од њих, хемоаутотрофи не користе сунчеву светлост као извор енергије.

Енергија која им је потребна је продукт оксидације неких редукованих неорганских једињења, као што су молекуларни водоник, железно гвожђе, водоник сулфид, амонијак и разни редуковани облици сумпора (Х2С, С, С2О3-).

Тренутно се хемоаутотрофи најчешће налазе у дубоким водама, где је сунчева светлост готово нула. Многи од ових организама морају да живе око вулканских отвора. На овај начин је околина довољно топла да се метаболички процес одвија великом брзином.

Примери живих бића са аутотрофичном исхраном

Биљке

Уз неколико изузетака, попут Венчине мухе (Дионаеа мусципула) која може ухватити инсекте и пробавити их ензиматским деловањем, све биљке су искључиво аутотрофне.

Зелене алге

Зелене алге су парафилна група алги које су уско повезане са копненим биљкама. Тренутно постоји више од 10.000 различитих врста. Они углавном живе у различитим слатководним стаништима, мада би их могли наћи у неким морима на планети.

Ова група садржи пигменте као што су хлорофил а и б, ксантофили, β-каротен и неке резервне материје, као што је скроб.

Примери:

- Улва лацтуца, позната као ламилла, је зелена алга која расте у интертидалној зони велике већине океана. Има посебно дугачке листове, са увијеним ивицама, који му дају изглед салате.

Ова врста спада у групу јестивих алги. Поред тога, користи се у козметичкој индустрији, у производњи хидратантних производа.

- Волвок ауреус живи у слаткој води и формира сферне колоније од приближно 0,5 милиметара. Ови кластери се састоје од око 300 до 3200 ћелија, које су међусобно повезане плазма влакнима. Скроб се накупља у хлоропластима и они имају фотосинтетске пигменте као што су хлорофил а, б и ß-каротен.

Цијанобактерије

Цијанобактерије су раније биле познате по именима хлороксибактерија, плавозелене алге и плавозелене алге. То је зато што има хлорофилне пигменте, који јој дају ту зелену нијансу. Такође, имају морфологију сличну алгама.

Ово је врста бактерија, састављена од јединих прокариота са способношћу да сунчеву светлост користе као енергију и воду као извор електрона за фотосинтезу.

Гвожђе бактерије (

Бактерије Ацидитхиобациллус ферооксиданс добијају енергију из гвожђа. У овом процесу, нерастворљиви атоми гвожђа у води се претварају у растворљиви молекуларни облик у води. Ово је омогућило овој врсти да се извлачи гвожђе из неких минерала, где их није било могуће уклонити на конвенционалан начин.

Безбојне сумпорне бактерије

Ове бактерије претварају водоник сулфид, продукт распадања органске материје, у сулфат. Ово једињење користе биљке.

Референце

1. Боице А., Јенкинг ЦМ (1980) Аутотрофична исхрана. У: Метаболизам, кретање и контрола. Опоравак са линка.спрингер.цом.
2. Енцицлопаедиа Британница (2019). Аутотрофични метаболизам. Опоравак од британница.цом
3. Ким Рутледге, Мелисса МцДаниел, Диане Боудреау, Тара Рамрооп, Сантани Тенг, Ерин Спроут, Хилари Цоста, Хилари Халл, Јефф Хунт (2011). Аутотропх. Опоравак са националгеограпхиц.орг.
4. Ф. Саге (2008). Аутотрофи. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
5. Манрикуе, Естебан. (2003). Фотосинтетски пигменти, нешто више од хватања светлости за фотосинтезу. Опоравак од ресеарцхгате.нет.
6. Мартине Алтидо (2018). Храњиве врсте бактерија. Опоравило са сциацхинг.цом.