HETEROTROPHE BAKTERIEN: EIGENSCHAFTEN UND BEISPIELE VON ARTEN - BIOLOGIE - 2025

Die heterotrophen Bakterien , auch Organotrofas genannt, sind Mikroorganismen, die ihre eigenen Biomoleküle aus komplexen kohlenstoffhaltigen organischen Verbindungen synthetisieren, aber möglicherweise verschiedene anorganische Kohlenstoffelemente einfangen. Einige müssen höhere Organismen parasitieren, um zu überleben.

Heterotrophe Bakterien werden in Photoheterotrophe und Chemoheterotrophe eingeteilt. Beide verwenden organische Verbindungen als Kohlenstoffquelle, unterscheiden sich jedoch darin, dass erstere Licht als Energiequelle und letztere chemische Energie verwenden.

Bild links: Zyklus von heteotrophen und autotrophen Bakterien bearbeitet. Bild rechts: Illustrative Darstellung heterotropher Bakterien. Quelle: linkes Bild: Auto-and_heterotrophs.svg: Mikael Häggströmderivative Arbeit: Leptictidium / rechtes Bild: Pixabay. com

Heterotrophe Bakterien sind in zahlreichen Ökosystemen vorhanden, wie z. B. Böden, Wasser, schlammiger Meeresschnee, die am ökologischen Gleichgewicht beteiligt sind. Sie können auch als Parasiten höherer Organismen wie Pflanzen, Tiere oder Menschen gefunden werden, entweder als Krankheitserreger oder als Opportunisten in einer symbiotischen Beziehung.

Eigenschaften heterotropher Bakterien

In der Natur wurde beobachtet, dass die Existenz verschiedener Arten von Bakterien das Leben von Ökosystemen ermöglicht, da die von einem erzeugten Produkte von anderen in einer Kette verwendet werden. Diese Bakterien sind strategisch verteilt und fast immer geschichtet.

Beispielsweise wurde festgestellt, dass aerobe heterotrophe Bakterien häufig zusammen mit Cyanobakterien (photoautotrophen Bakterien, die Sauerstoff freisetzen) auftreten.

In diesem Sinne können aerobe Heterotrophe und aerobe Autotrophe Sauerstoff verbrauchen, was wiederum anaerobe Bedingungen in den tieferen Schichten schafft, in denen anaerobe Bakterien gefunden werden.

Abhängig von Merkmalen wie der Art des Brennstoffs, mit dem sie überleben, können heterotrophe Bakterien in verschiedene Gruppen eingeteilt werden.

Sulforeduktase-Bakterien

Es sind Bakterien, die unter anaeroben Bedingungen Sulfat (Salz oder Schwefelsäureester) reduzieren können, ohne es zu assimilieren. Sie verwenden es nur als endgültigen Elektronenakzeptor in der Atmungskette.

Diese Bakterien helfen beim Abbau organischer Stoffe und kommen in verschiedenen ökologischen Nischen wie Süßwasser, Abwasser, Salzwasser, heißen Quellen und geothermischen Gebieten vor. Auch in Schwefelvorkommen, Öl- und Gasquellen sowie im Darm von Säugetieren und Insekten.

Hydrolase-Bakterien

Sie sind anaerobe Bakterien, die organische Polymere (Cellulose und Hemicellulose) in kleine Moleküle zerlegen, damit sie von Zellmembranen absorbiert werden können. Zu diesem Zweck verfügen sie über ein Enzymsystem, das als Hydrolasen bezeichnet wird (Endocellulase, Excocellulase und Cellobiasen).

Nach der Hydrolyse werden verschiedene organische Säuren wie Milchsäure, Propionsäure, Essigsäure, Butanol, Ethanol und Aceton gebildet. Diese werden dann in Methangas umgewandelt.

Fäulniserregende Bakterien

Sie sind Bakterien, die unter anaeroben Bedingungen am katabolen Abbau stickstoffhaltiger Verbindungen beteiligt sind und Verbindungen mit einem unangenehmen Geruch produzieren, daher ihr Name (Fäulnis). Dieser Prozess erzeugt den Kohlenstoff und Stickstoff, den sie für ihre Entwicklung benötigen.

Nicht schwefelrote Bakterien der Familie

Diese Bakterien zeichnen sich durch gerade, bewegliche Bazillen mit einem polaren Flagellum aus. Sie sind fakultative Anaerobier: Bei der Anaerobiose führen sie den Photosynthesevorgang durch, bei der Aerobiose jedoch nicht.

Diese Bakterien photoassimilieren eine große Vielfalt organischer Verbindungen wie Zucker, organische Säuren, Aminosäuren, Alkohole, Fettsäuren und aromatische Verbindungen.

Grüne nicht schwefelhaltige anoxygene Bakterien

Sie sind filamentöse Bakterien, die sich als Photoautotrophen, Chemohetrophien oder Photoheterotrophen entwickeln können.

Strenge aerobe und fakultative anaerobe Bakterien

Hier treten verschiedene Arten ein, die Teil der üblichen Mikrobiota höherer Organismen sein oder als Krankheitserreger dieser wirken können.

Unterschiede zu autotrophen Bakterien

Lebensstil

Sowohl chemoheterotrophe als auch chemoautotrophe Bakterien verbrauchen chemische Energie zum Leben. Sie unterscheiden sich jedoch darin, dass Chemoheterotrophe abhängige Organismen sind, da sie andere höhere Organismen parasitieren müssen, um die für ihre Entwicklung erforderlichen organischen Verbindungen zu erhalten.

Diese Eigenschaft unterscheidet sie von chemoautotrophen Bakterien, bei denen es sich um völlig frei lebende Organismen (Saprophyten) handelt, die einfache anorganische Verbindungen aus der Umwelt entnehmen, um ihre lebenswichtigen Funktionen zu erfüllen.

Photoheterotrophe und Photoautotrophe sind ihrerseits insofern ähnlich, als beide Sonnenlicht verwenden, um es in chemische Energie umzuwandeln. Sie unterscheiden sich jedoch darin, dass Photoheterotrophe organische Verbindungen assimilieren und Photoautotrophe dies mit anorganischen Verbindungen tun.

Lebensraum

Andererseits unterscheiden sich chemoheterotrophe Bakterien von Chemoautotrophen in dem Lebensraum, in dem sie sich entwickeln.

Chemoheterotrophe Bakterien parasitieren im Allgemeinen höhere Organismen zum Leben. Andererseits können chemoautotrophe Bakterien extremen Umweltbedingungen standhalten.

In diesen Umgebungen erhalten chemoautotrophe Bakterien die anorganischen Elemente, die sie zum Leben benötigen, Substanzen, die im Allgemeinen für andere Mikroorganismen toxisch sind. Diese Bakterien oxidieren diese Verbindungen und verwandeln sie in umweltfreundlichere Substanzen.

Ernährung

Heterotrophe Bakterien assimilieren nur komplexe organische Verbindungen, die bereits vorgeformt wurden, um die für ihre Entwicklung erforderlichen Biomoleküle synthetisieren zu können. Eine der von diesen Bakterien am häufigsten verwendeten Kohlenstoffquellen ist Glukose.

Im Gegensatz dazu benötigen autotrophe Bakterien einfach Wasser, anorganische Salze und Kohlendioxid, um ihre Nährstoffe zu erhalten. Das heißt, aus einfachen anorganischen Verbindungen können sie organische Verbindungen synthetisieren.

Obwohl heterotrophe Bakterien weder Kohlendioxid als Kohlenstoffquelle noch als letzten Elektronenakzeptor verwenden, können sie es gelegentlich in kleinen Mengen verwenden, um Carboxylierungen auf bestimmten anabolen und katabolen Wegen durchzuführen.

Mikroskopische Untersuchung

In einigen Ökosystemen können Proben entnommen werden, um die Population von photoautotrophen und photoheterotrophen Bakterien zu untersuchen. Hierzu wird die auf Epifluoreszenz basierende Mikroskopietechnik verwendet: Fluorochrom wie Primulin und Anregungsfilter für blaues und ultraviolettes Licht werden verwendet.

Heterotrophe Bakterien färben sich mit dieser Technik nicht an, während Autotrophe eine hellweißblaue Farbe annehmen und auch die Autofluoreszenz des Bakteriochlorophylls zeigen. Die heterotrophe Anzahl wird durch Subtrahieren der Gesamtzahl der Bakterien abzüglich der Autotrophen erhalten.

Krankheitsproduktion

In diesem Sinne gehören die Bakterien, die bei Menschen, Tieren und Pflanzen Krankheiten verursachen, zur Gruppe der chemoheterotrophen Bakterien.

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

Beispiele für heterotrophe Bakterienarten

Photoheterotrophe

Die zu dieser Gruppe gehörenden Bakterien sind immer photosynthetisch, da der Rest der Mikroorganismen, die diese Klassifizierung teilen, eukaryotische Algen sind.

Schwefelbakterien sind im Allgemeinen photoautotrop, können aber manchmal photoheterotrop wachsen. Sie erfordern jedoch immer geringe Mengen an anorganischem Material (H ₂ S), während nicht schwefelhaltige photoheterotrophe sind.

Unter den photoheterotrophen Bakterien finden wir die nicht schwefelhaltigen roten Bakterien, wie die Bakterien der Familie der Bradyrhizobiaceae, Gattung Rhodopseudomonas.

Auf der anderen Seite gibt es nicht schwefelhaltige grüne Bakterien sowie Heliobakterien.

Das

Sie sind fakultative Chemoautotrophen, dh sie verwenden normalerweise molekularen Wasserstoff als Energiequelle zur Herstellung organischer Stoffe, können aber auch eine bestimmte Anzahl organischer Verbindungen für den gleichen Zweck verwenden.

Chemoheterotrophe

Chemoheterotrophe Bakterien, die an der Stickstofffixierung beteiligt sind

Bakterien der Familie Frankiaceae, Gruppe Rhizobiaceae und der Gattungen Azotobacter, Enterobacter, Klebsiella und Clostridium. Diese Mikroorganismen sind an der Fixierung von elementarem Stickstoff beteiligt.

Die meisten können dies unabhängig tun, aber einige müssen symbiotische Beziehungen zu Rhizobiaceae und Hülsenfrüchten herstellen.

Dieser Prozess hilft bei der Bodenerneuerung und wandelt elementaren Stickstoff in Nitrate und Ammoniak um, die von Vorteil sind, solange sich diese in geringen Konzentrationen im Boden befinden.

Nitrat und Ammonium können dann von Pflanzen aufgenommen werden, so dass diese Bakterien in der Natur äußerst wichtig sind. Rhizobien sind die in der Landwirtschaft am häufigsten verwendeten Bakterien und Teil von Biofertilisatoren.

Chemoheterotrophe Bakterien, die an den Hydrolyse- und Azidogeneseprozessen organischer Stoffe beteiligt sind

Fäulnisaktive chemoheterotrophe Bakterien

In diese Kategorie fallen Arten der Gattung Clostridium: C. botulinum, C. perfringens, C. sporongenes, C. tetani und C. tetanomorphum. Ebenso sind einige Arten der Gattungen Fusobacterium, Streptococcus, Micrococcus und Proteus fäulniserregend.

Fakultative aerobe und anaerobe chemoheterotrophe Bakterien

Hier finden sich alle Bakterien, die bei Mensch und Tier Infektionskrankheiten verursachen. Auch diejenigen, die Teil der üblichen Mikrobiota sind.

Beispiele: Streptococaceae, Staphylococaceae, Enterobacteriaceae, Mycobacteriaceae, Pasteurellaceae, Neisseriaceae, Pseudomonadaceae-Familien unter vielen anderen.

Verweise

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