PHOTOTROPHEN: EIGENSCHAFTEN UND KLASSIFIZIERUNG - BIOLOGIE - 2025

Die Phototrophen sind Mikroorganismen, die mit Sonnenlicht (Lichtenergie) chemische Energie gewinnen. Sie werden entsprechend der verwendeten Kohlenstoffquelle in Photoautotrophen und Photoheterotrophen unterteilt.

Photoautotrophe sind solche, die Sonnenlicht als Energiequelle und CO2 als Hauptkohlenstoffquelle nutzen. Photoheterotrophe nutzen zwar auch Licht als Energiequelle, aber organische Verbindungen als Kohlenstoffquelle.

Filamente der Gattung Lyngbya von Cyanobakterien (Bakterien vom Typ der sauerstoffhaltigen Photosynthese)

Diese Bakterien spielen eine grundlegende Rolle in der mikrobiellen Ökologie, insbesondere in den biogeochemischen Kreisläufen von Schwefel und Kohlenstoff, und nutzen die verschiedenen Formen, in denen diese Elemente in der Natur vorkommen, optimal aus.

Zusätzlich zu der obigen Klassifizierung werden sie auch in sauerstoffhaltige Phototrophen und anoxygene Phototrophen unterteilt. Cyanobakterien sind als sauerstoffhaltige Phototrophen bekannt, während anoxygene rote und grüne Bakterien (schwefelhaltig und nicht schwefelhaltig) umfassen.

Schwefelstoffe sind im Allgemeinen photolithoautotrop, obwohl einige photoorganoheterotrophe werden können, erfordern jedoch immer noch geringe Mengen an H ₂ S, während nicht schwefelhaltige photoheterotrophe Substanzen sind.

Andererseits sind die meisten schwefelhaltigen Bakterien anaerob, obwohl Sauerstoff für sie nicht toxisch ist, sie verwenden ihn einfach nicht.

Im Fall von Nicht-Schwefel-Bakterien handelt es sich im Allgemeinen um fakultative Aerobier, abhängig von den Bedingungen, dh wenn Licht und Anaerobiose vorliegen, wird ein Photosynthesevorgang durchgeführt, bei Aerobiose wird jedoch eine aerobe Atmung durchgeführt, unabhängig davon, ob Licht vorhanden ist oder nicht.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Verbindung, die Lichtphotonen in diesen Bakterien einfängt, Bakteriochlorophyll genannt wird.

Eigenschaften

Die verschiedenen Arten von photosynthetischen Bakterien sind in aquatischen Ökosystemen, aber auch in terrestrischen Ökosystemen mit extremen Bedingungen wie hypersalinen, sauren, alkalischen und hydrothermalen Quellen weit verbreitet.

Diese Mikroorganismen wurden aufgrund einiger Nachteile, wie der Schwierigkeit, Reinkulturen zu erhalten und zu konservieren, wenig untersucht. Zu diesem Zweck wurden jedoch verschiedene Techniken entwickelt. Darunter befindet sich die Gießplattentechnik.

Arten von phototrophen oder photosynthetischen Bakterien

-Photrophs

Anoxygene phototrophe Bakterien sind eine sehr vielfältige Gruppe von Mikroorganismen mit Photosynthesekapazität, die hauptsächlich in anaeroben Zonen (ohne Sauerstoff) aquatischer Systeme leben und Sonnenlicht ausgesetzt sind.

Die folgenden Familien gehören zu dieser Gruppe von Mikroorganismen: Chlorobiaceae (schwefelhaltiges Grün), Chloroflexaceae (nicht schwefelhaltiges Grün), Rhodospirillaceae (nicht schwefelhaltiges Rot), Ectothiorhodospiraceae und Chromatiaceae (beide schwefeliges Rot).

Schwefelrote Bakterien der Familie

Sie sind strenge Anaerobier und verwenden daher von Schwefel abgeleitete Verbindungen wie Na ₂ S, S, Thiosulfat, Sulfid, molekularen Wasserstoff oder einfache organische Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht als Elektronendonoren .

Sie können verschiedene Morphologien aufweisen, einschließlich: Spirale (Thiospirillum), Bazillen (Chromatium), Ovoid oder Vibrioid (Thiopedia); Sie sind im Raum als einzelne Zellen oder paarweise angeordnet und aufgrund von Flagellen-, Gleit- oder Gasvakuolen beweglich.

Einige seiner Arten enthalten Bakteriochlorophyll a und andere b. Sie können auch Carotinoidpigmente der Reihen Spiriloxanthin, Okenon und Rhodopinal aufweisen. Diese haben die Funktion des Schutzes gegen Photooxidation.

Zusätzlich haben sie die Fähigkeit, Schwefel intrazellulär anzusammeln.

Schwefelrote Bakterien der Familie

Diese können Schwefel nicht intrazellulär speichern, wie dies auch bei der Familie der Chromatiaceae der Fall ist. Ihre Morphologie hat die Form von Vibrios, sie sind isoliert im Raum angeordnet und sie sind mobil.

Diese Bakterien sind wichtig für ihre Teilnahme am Kohlenstoff- und Schwefelkreislauf und als Nahrung für verschiedene Wasserorganismen.

Grüne schwefelhaltige Bakterien der Familie

Sie sind eine Gruppe von Mikroorganismen, die eine anoxygene Photosynthese durchführen und in Gebieten leben, die reich an Schwefel und anaerob in Seen sind.

Sie sind photolithoautotrop und obligat anaerob, die meisten sind unbeweglich, aber einige können sich aufgrund des Vorhandenseins von Flagellen bewegen.

Während andere Gasvesikel enthalten, mit denen Sie die entsprechende Tiefe in den Seen (Gebiete ohne Sauerstoff) einstellen und auch die erforderliche Lichtmenge und H ₂ S erhalten können.

Die unbeweglichen leben am Grund der Seen, insbesondere im schwefelreichen Schlamm.

Der Grund, warum sie in großen Tiefen leben können, liegt an Chlorosomen, die es ihnen ermöglichen, mit geringerer Lichtintensität als rote Bakterien zu wachsen, und auch an ihrer Fähigkeit, hohen Schwefelkonzentrationen leicht standzuhalten.

Sie weisen verschiedene Morphologien auf, darunter gerade Bazillen, Kokken und Vibrios. Sie sind einzeln oder in Ketten verteilt und können grasgrün oder schokoladenbraun sein.

Sie fixieren CO ₂ über den umgekehrten Krebszyklus. Neben der Gattung Chlorobium (Vibrios) gibt es zwei weitere Gattungen: Pelodyction (gerade Bazillen) und Prosthecochloris (Cocoides).

Nicht schwefelhaltige filamentöse grüne Bakterien der Familie

Sie sind wie gerade Stangen geformt und in Filamenten angeordnet. Die Gattung Chloronema hat Gasvesikel.

Sie binden CO ₂ über das Hydroxypropionat. Sie bewegen sich, indem sie ihre Filamente schieben. In Bezug auf Sauerstoff sind sie optional.

Die meisten leben in Seen oder heißen Quellen bei Temperaturen zwischen 45 und 70 ° C, dh sie sind thermophil.

Sowohl Chloroflexus als auch Chloronema sind Hybride, da sie Chlorosomen wie grüne Bakterien haben, ihr Reaktionszentrum jedoch das gleiche wie das von roten Bakterien ist.

Nicht schwefelhaltige rote Bakterien der Familie

Sie sind in Bezug auf ihren Stoffwechsel am veränderlichsten, da sie zwar aquatische Umgebungen bevorzugen, die reich an löslichen organischen Stoffen sind, geringe Sauerstoffkonzentrationen aufweisen und gut beleuchtet sind, aber auch unter anaeroben Bedingungen eine Photosynthese durchführen können.

Andererseits können sie auch im Dunkeln chemoheterotrop wachsen, da sie ein breites Repertoire organischer Verbindungen als Kohlenstoff- und / oder Energiequellen nutzen können.

Sie sind mobil, weil sie ein polares Flagellum haben und durch binäre Spaltung geteilt sind. Diese Arten von Bakterien sind derzeit sehr nützlich, insbesondere in Bereichen wie Biotechnologie und Medizin.

Seine häufigsten Anwendungen sind Bioremediationsverfahren für kontaminiertes Wasser und Böden sowie die Herstellung von Biofertilisatoren und Herbiziden, da beobachtet wurde, dass sie unter anderem Wirkstoffe wie Vitamin B12, Ubichinon und 5-Aminolevulinsäure produzieren.

Für die Isolierung dieser Bakterien benötigen sie spezielle Kulturmedien mit 30 Tagen Inkubation bei Raumtemperatur mit Hell- und Dunkelzyklusbereichen von 16/8 unter Verwendung von Glühlampen (2.200 Lux).

Familie ungeschwefelte rote Bakterien

Es sind gerade, bewegliche Bazillen mit einem polaren Flagellum, die sich durch binäre Spaltung teilen. Diese Bakterien sind in Bezug auf Sauerstoff fakultativ, bei der Aerobiose hemmen sie die Photosynthese, bei der Anaerobiose jedoch.

Sie können auch eine Vielzahl von organischen Verbindungen wie Zucker, organische Säuren, Aminosäuren, Alkohole, Fettsäuren und aromatische Verbindungen photoassimilieren.

Familie ungeschwefelte rote Bakterien

Sie haben eine eiförmige Morphologie, sind durch peritrische Flagellen beweglich und werden durch Knospen geteilt. Sie haben auch Prosteca, dh Verlängerungen des Zytoplasmas und der Zellwand, deren Funktion darin besteht, die Oberfläche des Mikroorganismus zu vergrößern und so mehr Nahrung zu erhalten.

Es hat auch Exosporen (Sporen, die extern gebildet werden).

Andere Gattungen von anoxygenen Bakterien

Unter ihnen sind Heliobakterien, Erythrobacter und Chlorsäurebacterium.

Heliobakterien binden Stickstoff sehr gut und sind in tropischen Böden, die dieses Element liefern, reichlich vorhanden. Sie sind in einigen Arten von Kulturpflanzen unerlässlich, beispielsweise in Reisfeldern.

Erythrobacter ist von geringer Bedeutung.

Chlorsäurebakterium ähnelt stark dem Photosyntheseapparat von schwefelhaltigen grünen Bakterien mit Chlorosomen.

-Oxygene Photosynthese

Cyanobakterien besitzen Chlorophyll sowie akzessorische Pigmente wie Carotinoide und Phycobiliproteine.

Pigmente, die an Photophosphorylierungsreaktionen beteiligt sind (Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie), werden als Reaktionszentrumspigmente bezeichnet. Um diese Pigmente herum befinden sich Pigmente, sogenannte Antennen, die als Lichtsammler wirken.

In dieser Gruppe befinden sich Cyanobakterien, die Photoautotrophen sind. Zu den wichtigsten gehört die Gattung Prochlorococcus, die der am häufigsten vorkommende und kleinste photosynthetische Organismus in der Meereswelt ist.

Auf der anderen Seite gibt es die Gattung Synechococcus, die in Oberflächengewässern häufig vorkommt und wie Prochlorococcus Teil des marinen Picoplanktons ist.

Verweise

1. Santamaría-Olmedo M, García-Mena J und Núñez-Cardona M. Isolierung und Untersuchung von phototrophen Bakterien der Chromatiaceae-Familie, die im Golf von Mexiko leben. III Treffen, Beteiligung von Frauen an der Wissenschaft.
2. Wikipedia-Mitwirkende, "Prosteca", Wikipedia, The Free Encyclopedia, es.wikipedia.org/
3. Cottrell MT, Mannino A, Kirchman DL. Aerobe anoxygene phototrophe Bakterien in der mittelatlantischen Bucht und im nordpazifischen Gyre. Appl Environ Microbiol. 2006; 72 (1): 557 & ndash; 64.
4. "Prochlorococcus." Wikipedia, die freie Enzyklopädie. 28. April 2018, 20:55 UTC. 30. November 2018. es.wikipedia.org/
5. Synechococcus. "Wikipedia, die freie Enzyklopädie. 15. November 2018, 12:52 UTC. 30. November 2018, 06:16 Uhr. Entnommen aus es.wikipedia.org
6. "Photoautotroph." Wikipedia, die freie Enzyklopädie. 18. August 2018, 21:45 UTC. 30. November 2018. Entnommen aus es.wikipedia.org
7. González M, González N. Handbuch der Medizinischen Mikrobiologie. 2. Auflage, Venezuela: Direktion für Medien und Veröffentlichungen der Universität von Carabobo; 2011.