AUTOTROPHE BAKTERIEN: EIGENSCHAFTEN, UNTERSCHIEDE ZU HETEROTROPHEN UND BEISPIEL - BIOLOGIE - 2025

Die autotrophen Bakterien sind Mikroorganismen mit einem ziemlich komplexen Stoffwechselapparat. Diese Bakterien sind in der Lage, anorganische Stoffe aufzunehmen und in organische Stoffe umzuwandeln, aus denen sie dann die für ihre Entwicklung erforderlichen Biomoleküle herstellen.

Daher sind diese Arten von Mikroorganismen unabhängig und verhalten sich wie frei lebende Organismen. Sie müssen nicht in andere Organismen eindringen oder tote organische Stoffe zersetzen, um die Nährstoffe zu erhalten, die sie zum Überleben benötigen.

Rote und grüne autotrophe Bakterien. Quelle: publicdomainpictures.net

Autotrophe Bakterien spielen eine grundlegende Rolle im Ökosystem, da sie die organische Substanz liefern, die für die Entwicklung anderer Lebewesen notwendig ist. Das heißt, sie erfüllen wichtige Funktionen für die Aufrechterhaltung des ökologischen Gleichgewichts.

Es wird angenommen, dass diese Organismen die erste Lebensform auf dem Planeten sind. Und in vielen Ökosystemen starten sie die Nahrungskette.

Autotrophe Bakterien kommen in verschiedenen ökologischen Nischen vor. Zum Beispiel schlammiger Meeresschnee, frisches und salziges Wasser, heiße Quellen, Böden, die unter anderem organische Stoffe produzieren.

Eigenschaften autotropher Bakterien

Abhängig vom Stoffwechselsystem, mit dem autotrophe Bakterien anorganische Verbindungen aufnehmen und in organische Verbindungen umwandeln, werden sie als Photoautotrophen oder Chemoautotrophen klassifiziert.

Photoautotrophen

Photoautotrophe Organismen umfassen Algen, Pflanzen und einige Bakterien. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie Sonnenlicht als Energiequelle nutzen, um den Prozess der Umwandlung von anorganischer in organische Substanz durchzuführen.

Im Fall von photoautotrophen Bakterien werden diese wiederum in sauerstoffhaltige und anoxygene Photoautotrophen unterteilt.

Sauerstoffhaltige photoautotrophe Bakterien

Bei dieser Art von Bakterien findet der Photosynthesevorgang statt, bei dem Sonnenenergie durch ein grünes Pigment namens Bakteriochlorophyll eingefangen und in chemische Energie umgewandelt wird.

Energie wird verwendet, um Kohlendioxid aus der Umwelt zu entnehmen und zusammen mit Wasser und Mineralsalzen Glukose und Sauerstoff zu produzieren. Glukose wird für interne Stoffwechselprozesse verwendet und Sauerstoff wird nach außen freigesetzt.

Anoxygene photoautotrophe Bakterien

Sie zeichnen sich durch anaerobe Bakterien aus, da sie bei der Atmung keinen Sauerstoff verbrauchen, ohne ihn zu schädigen. Sie nutzen auch Sonnenlicht als Energiequelle. Einige oxidieren Fe ² in Abwesenheit von Sauerstoff.

Chemoautotrophen

Chemoautotrophe Bakterien nutzen chemische Energie für ihre Stoffwechselprozesse. Dies wird durch Oxidation anorganischer Verbindungen zusätzlich zur Verwendung von CO2 als Kohlenstoffquelle erhalten.

Reduzierte anorganische Elemente, die der Umwelt entnommen werden, umfassen Schwefelwasserstoff, elementaren Schwefel, Eisen (II), molekularen Wasserstoff und Ammoniak.

Ihre Existenz garantiert das Leben anderer Lebewesen, da die anorganischen Verbindungen, die sie aus der Umwelt entnehmen, für andere Mikroorganismen toxisch sind. Darüber hinaus können die von autotrophen Bakterien freigesetzten Verbindungen von einigen heterotrophen Bakterien assimiliert werden.

Chemoautotrophe Bakterien sind sehr zahlreich. Sie leben im Allgemeinen in feindlichen Ökosystemen, das heißt, sie sind extremophile.

Es gibt auch andere Organismen, die sich wie Autotrophen verhalten, aber zu anderen Domänen gehören. Zum Beispiel Archaea-Domäne (Methanogene und Thermoacidophile). Da es sich jedoch nicht um normale Bakterien handelt, werden sie in diesem Artikel nicht berücksichtigt.

Autotrophe Bakterien werden in Halophile, Schwefeloxidationsmittel und -reduzierer, Nitrifikatoren, Eisenbakterien und Anammoxbakterien eingeteilt.

Halophile

Sie sind Bakterien, die hohen Salzkonzentrationen standhalten können. Diese Bakterien sind normalerweise strenge oder extreme Halophile. Sie leben in Meeresumgebungen wie dem Toten Meer.

Schwefeloxidationsmittel

Sie sind auch als sulfoxidierende Bakterien bekannt. Diese Mikroorganismen entnehmen der Umwelt anorganischen Schwefel, um ihn zu oxidieren und ihre eigenen Stoffwechselprodukte herzustellen.

Das heißt, sie fangen Schwefelwasserstoff (Geruchsgas) ein, der durch die Zersetzung von sulfathaltigen organischen Verbindungen, die von anaeroben heterotrophen Bakterien durchgeführt wird, erzeugt wird.

Sulfoxidierende Bakterien sind aerobe Chemoautotrophen und wandeln Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel um.

Sie halten hohen Temperaturen stand, leben in extremen ökologischen Nischen wie aktiven Vulkanen, heißen Quellen oder ozeanischen hydrothermalen Quellen und in Pyritvorkommen (Eisensulfidmineral).

Eisenbakterien

Sie kommen in eisenreichen Böden, Flüssen und Grundwasser vor. Diese Arten von Bakterien nehmen Eisenionen und manchmal Mangan in ihrem reduzierten Zustand auf und oxidieren sie unter Bildung von Eisen oder Manganoxid.

Eisenoxid verleiht dem Substrat, in dem diese Bakterien leben, eine charakteristische rot-orange Farbe.

Nitrifikatoren

Sie sind Bakterien, die für die Oxidation reduzierter anorganischer Stickstoffverbindungen wie Ammonium oder Ammoniak verantwortlich sind, um sie in Nitrat umzuwandeln.

Sie können am Boden, in Süßwasser und in Salzwasser gefunden werden. Sie entwickeln sich vollständig dort, wo eine hohe Proteinabbaurate vorliegt, wodurch Ammoniak produziert wird.

Anammox-Bakterien

Sie sind Bakterien, die das Ammoniumion und das Nitrit anaerob oxidieren und Stickstoffgas bilden.

Unterschiede zwischen autotrophen und heterotrophen Bakterien

Lebensstil

Alle Arten von autotrophen Bakterien (Photoautotrophen und Chemoautotrophen) sind frei lebend, eine Eigenschaft, die sie mit Photoheterotrophen teilen, während Chemoheterotrophe ihre Nährstoffe durch Parasitierung von Organismen eines anderen Typs erhalten müssen.

Andererseits unterscheiden sich chemoautotrophe Bakterien von Chemoheterotrophen durch den Lebensraum, in dem sie sich entwickeln. Chemoautotrophe Bakterien leben normalerweise unter extremen Umweltbedingungen, wo sie anorganische Elemente oxidieren, die für andere Mikroorganismen toxisch sind.

Im Gegensatz dazu leben chemoheterotrophe Bakterien normalerweise in höheren Organismen.

Ernährung

Autotrophe Bakterien verwenden anorganische Stoffe, um organische Verbindungen zu synthetisieren. Sie brauchen nur Wasser, anorganische Salze und Kohlendioxid als Kohlenstoffquelle zum Leben.

Während heterotrophe Bakterien für ihr Wachstum und ihre Entwicklung eine Kohlenstoffquelle aus bereits hergestellten komplexen organischen Verbindungen wie Glucose benötigen.

Mikroskopische Untersuchung

Die Zählung autotropher Bakterien aus einigen Ökosystemen kann unter Verwendung der auf Epifluoreszenz basierenden Mikroskopie durchgeführt werden.

Diese Technik verwendet Fluorochrom wie Primulin und Anregungsfilter für blaues und ultraviolettes Licht. Autotrophe Bakterien unterscheiden sich von Heterotrophen dadurch, dass sie hellweißblau gefärbt sind, ohne die Autofluoreszenz des Bakteriochlorophylls zu maskieren, während Heterotrophe nicht färben.

Krankheitserzeuger

Autotrophe Bakterien sind Saprophyten und verursachen beim Menschen keine Krankheiten, da sie keine höheren Organismen zum Leben parasitieren müssen.

Im Gegenteil, die Bakterien, die bei Menschen, Tieren und Pflanzen Infektionskrankheiten verursachen, gehören zur Gruppe der heterotrophen Bakterien, insbesondere der Chemoheterotrophen.

Beispiele für autotrophe Bakterienarten

Sauerstoff-Photoautotrophen

In dieser Klassifikation sind Cyanobakterien. Dies sind die einzigen prokaryotischen Zellen, die eine sauerstoffhaltige Photosynthese durchführen.

Sie sind aquatische Bakterien, am häufigsten sind die Gattungen Prochlorococcus und Synechococcus. Beide sind Teil des marinen Picoplanktons.

Bekannt sind auch die Gattungen Chroococcidiopsis, Oscillatoria, Nostoc und Hapalosiphon.

Anoxygene Photoautotrophen

In dieser Klassifizierung sind:

- Die nicht schwefelhaltigen violetten oder roten Bakterien Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter sphaeroides, Rhodomicrobium vannielii. Sie können sich jedoch auch photoheterotrop entwickeln.

- Lila oder schwefelhaltiges Rot: Chromatium wein, Thiospirillum jenense, Thiopedia rosea.

- Nicht schwefelhaltige Grüns: Chloroflexus und Chloronema.

- Schwefelhaltige Grüns: Chlorobium limicola, Prosthecochloris aestuarii, Pelodictyon clathratiforme.

- Heliobacterium bescheidenicaldum.

Chemoautotrophen

Farblose Schwefelbakterien

Beispiele: Thiobacillus thiooxidans, Hydrogenovibrio crunogenus.

Stickstoffbakterien

Beispiele: Bakterien der Gattungen Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter und Nitrococcus.

Eisenbakterien

Beispiele: Thiobacillus ferrooxidans, Actidithiobacillus ferrooxidans und Leptospirilum ferroxidans.

Wasserstoffbakterien

Sie verwenden molekularen Wasserstoff, um ihre lebenswichtigen Prozesse auszuführen. Beispiel Wasserstoffbakterien.

Anammox-Bakterien

Beispiele für Süßwasserstämme: Brocadia, Kuenenia, Jettenia, Anammoxoglobus.

Beispiel eines Salzwasserstamms: Scalindua.

Verweise

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