AUTOTROFINEN RAVITSEMUS: OMINAISUUDET, VAIHEET, TYYPIT, ESIMERKIT - BIOLOGIA - 2026

Autotrofinen ravinto on prosessi, joka tapahtuu autotrofisen organismit, jossa epäorgaanisista aineista, tarvittavat yhdisteitä tuotetaan ylläpitoon ja kehittämiseen näiden elävien olentojen. Tässä tapauksessa energia tulee auringonvalosta tai joistakin kemiallisista yhdisteistä.

Esimerkiksi kasvit ja levät ovat autotrofisia organismeja, koska ne tuottavat omaa energiaa; heidän ei tarvitse ruokkia muita eläviä olentoja. Sitä vastoin kasvissyöjät, monivuotiset tai lihansyöjät ovat heterotrofioita.

Autotrofinen ravitsemus. Lähde: pixabay.com

Ravintomenettelyssä käytetyn lähteen tyypin perusteella on olemassa fotoautotrofisia ja kemoautotrofisia organismeja. Ensin mainitut saavat energiansa auringonvalosta, ja niitä edustavat kasvit, levät ja jotkut fotosynteettiset bakteerit.

Toisaalta kemoautotrofit käyttävät erilaisia ​​pelkistettyjä epäorgaanisia yhdisteitä, kuten esimerkiksi molekyylivetyä, suorittaakseen toimenpiteitä, jotka antavat heille mahdollisuuden saada ravintoaineita. Tämä ryhmä koostuu bakteereista.

ominaisuudet

- Energian muuntaminen

Termodynamiikan ensimmäisen periaatteen mukaan energiaa ei tuhota eikä luoda. Se muuttuu muun tyyppisissä energiamuodoissa, jotka poikkeavat alkuperäisestä lähteestä. Tässä mielessä autotrofisessa ravinnossa kemiallinen ja aurinkoenergia muunnetaan erilaisiksi sivutuotteiksi, kuten glukoosiksi.

- Energian siirto

Autotrofinen ravitsemus on tyypillistä autotrofisille olennoille, jotka muodostavat perustan kaikille ravintoketjuille. Tässä mielessä energia siirtyy autotrofeista niitä kuluttaville primaarikuluttajille ja sitten ensisijaisia ​​syöville lihansyöjille.

Täten kasvi on autotrofinen tai tuottajaorganismi, joka on hirvieläinten (ensisijainen kuluttaja) ja vuorijonon (jatkokuluttaja) pääruoka, se metsästää ja kuluttaa peuroja. Leijonan kuollessa mikro-organismit ja bakteerit vaikuttavat hajoavaan aineeseen, ja energia palaa takaisin maahan.

Hydrotermisissä tuuletusaukkoissa autotrofiset bakteerit ovat ravintorainan tuottava organismi. Simpukat ja etanat ovat pääasiallisia kuluttajia, jotka ruokkivat bakteereja. Mustekala puolestaan ​​sisällyttää nämä nilviäiset ruokavalioonsa.

- Erityisrakenteet ja aineet

kloroplastissa

Kloroplastitransformaatio

Klooroplastit ovat soikeita organelleja, joita löytyy kasvien ja levien soluista. Niitä ympäröivät kalvot ja niiden sisällä tapahtuu fotosynteesiprosessi.

Kaikilla niitä ympäröivillä kalvokudoksilla on jatkuva rakenne, joka rajaa ne. Ulompi kerros on läpäisevä poriinien läsnäolon vuoksi. Sisäkalvon suhteen se sisältää proteiineja, jotka vastaavat aineiden kuljetuksesta.

Sen sisällä on onkalo, joka tunnetaan nimellä stroma. Siellä on ribosomeja, lipidejä, tärkkelysrakeita ja pyöreä kaksijuosteinen DNA. Lisäksi niissä on tylakoideiksi kutsuttuja sakkuloita, joiden kalvot sisältävät fotosynteettisiä pigmenttejä, lipidejä, entsyymejä ja proteiineja.

Fotosynteettiset pigmentit

Nämä pigmentit absorboivat auringonvalon energiaa, jota fotosynteettinen järjestelmä käsittelee.

Klorofylli

Klorofylli

Klorofylli on vihreä pigmentti, joka koostuu porfyriini-nimisen kromoproteiinirenkaasta. Sen ympärillä elektronit siirtyvät vapaasti, aiheuttaen renkaalle potentiaalin saada tai menettää elektroneja.

Tämän vuoksi sillä on potentiaalia tarjota elektroneja, jotka saavat virran muihin molekyyleihin. Siten aurinkoenergia otetaan talteen ja siirretään muihin fotosynteettisiin rakenteisiin.

Klorofylliä on useita tyyppejä. Klorofylli a on kasveissa ja levissä. Tyyppi b löytyy kasveista ja viherlevistä. Toisaalta klorofylli c on läsnä dinoflagelaateissa ja tyyppi d on sinileväbakteerien hallussa.

karotenoidit

Kuten muutkin fotosynteettiset pigmentit, karotenoidit vangitsevat valoenergiaa. Tämän lisäksi ne auttavat kuitenkin absorboimaan ylimääräisen absorboituneen säteilyn.

Karotenoideilla ei ole kykyä käyttää suoraan valoenergiaa fotosynteesiin. Ne siirtävät absorboituneen energian klorofylliin, minkä vuoksi niitä pidetään lisäpigmenteinä.

Äärimmäiset ympäristöt

Tardigrades, turvapaikka, joka tunnetaan kyvystään selviytyä hyvin kovissa ympäristöissä. Lähde: Willow Gabriel, Goldstein Lab, Wikimedia Commonsin kautta

Monet kemoautotrofit, mukaan lukien nitrifioivat bakteerit, ovat levinneet järvissä, merissä ja maassa. Jotkut muut kuitenkin asuvat epätavallisissa ekosysteemeissä, joissa on hapetuksen suorittamiseen tarvittavia kemikaaleja.

Esimerkiksi aktiivisissa tulivuoreissa elävät bakteerit hapettavat rikkiä ruuansa valmistamiseksi. Myös Yellowstonen kansallispuistossa, Yhdysvalloissa, on bakteereja, jotka sijaitsevat kuumissa lähteissä. Jotkut elävät myös syvällä meressä, lähellä hydrotermisiä aukkoja.

Tällä alueella vesi vuotaa rakojen läpi kuumissa kivissä. Tämä aiheuttaa erilaisten mineraalien sisällyttämisen meriveteen, mukaan lukien rikkivety, jota bakteerit käyttävät kemosynteesiin.

Autotrofisen ravitsemuksen vaiheet

Yleensä autotrofinen ravitsemus kehittyy kolmessa vaiheessa. Nämä ovat:

Kalvon läpikulku ja energian talteenotto

Tässä prosessissa pelkistetyt epäorgaaniset molekyylit, kuten ammoniakki, ja yksinkertaiset epäorgaaniset molekyylit, kuten suolat, vesi ja hiilidioksidi, kulkevat puoliläpäisevän solukalvon läpi aiheuttamatta solulle mitään energiamenoja.

Toisaalta fotoautotrofisissa organismeissa tapahtuu valoenergian sieppaamista, jota käytetään fotosynteesiprosessin suorittamiseen.

aineenvaihdunta

Autotrofisen ravinnon aikana solusytoplasmassa tapahtuu joukko kemiallisia reaktioita. Näiden prosessien tuloksena saadaan biokemiallinen energia, jota solu käyttää elintärkeiden toimintojensa suorittamiseen.

eritys

Tämä viimeinen vaihe koostuu kaikkien ravinteiden aineenvaihdunnasta peräisin olevien jätetuotteiden eliminoinnista puoliläpäisevän solukalvon kautta.

Tyypit

Käytetty energialähteen tyyppi huomioon ottaen autotrofinen ravitsemus luokitellaan kahdella tavalla: fotoautotroofinen ja kemoautotrofinen.

Photoautotrophs

Fotoautotrofit ovat organismeja, jotka saavat energiaa orgaanisten yhdisteiden valmistamiseksi auringonvalosta, jota kutsutaan fotosynteesiksi. Vihreät levät, kasvit ja jotkut fotosynteettiset bakteerit kuuluvat tähän ryhmään.

Fotosynteesi tapahtuu kloroplasteissa ja sillä on kaksi vaihetta. Ensimmäinen on kevyt. Tässä tapahtuu vesimolekyylin dissosiaatio, jota varten käytetään valoenergiaa. Tämän vaiheen tuote on ATP- ja NADPH-molekyylit.

Tätä kemiallista energiaa käytetään prosessin toisessa vaiheessa, joka tunnetaan nimellä tumma faasi. Tämä tapahtuu kloroplastien stromassa ja saa sen nimen, koska se ei vaadi kevyttä energiaa kemiallisten prosessien suorittamiseksi.

NADPH: ta ja ATP: tä, kevyen faasin tuotetta, käytetään orgaanisten aineiden, kuten glukoosin, syntetisoimiseen käyttämällä hiilidioksidia, sulfaatteja ja nitriittejä ja nitraatteja typen lähteenä.

Chemoautotrophs

Nitrobacter on kemotrofisten bakteerien suku

Kemoautotrofiset organismit, joita bakteerit edustavat, kykenevät käyttämään pelkistettyjä epäorgaanisia yhdisteitä hengitysmetabolian perustana.

Samoin kuin fotoautotrofit, tämä ryhmä käyttää pääasiallisena hiilen lähteenä hiilidioksidia (CO2), joka on rinnastettu samalla tavalla Calvin-syklin reaktioihin. Toisin kuin nämä, kemoautotrofit eivät kuitenkaan käytä auringonvaloa energialähteenä.

Niiden tarvitsema energia on eräiden pelkistettyjen epäorgaanisten yhdisteiden, kuten molekyylin vedyn, rautaraudan, rikkivedyn, ammoniakin ja erilaisten pelkistyneen rikin (H2S, S, S2O3-) hapettumisen tuote.

Tällä hetkellä kemoautotrofeja esiintyy yleisesti syvässä vedessä, missä auringonvalo on melkein nolla. Monet näistä organismeista täytyy elää tulivuoren aukkojen ympärillä. Tällä tavalla ympäristö on tarpeeksi lämmin, jotta aineenvaihduntaprosessi voi tapahtua nopeasti.

Esimerkkejä elävistä asioista, joissa on autotrofista ravintoa

Kasvit

Muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta, kuten Venus-kärpäs (Dionaea muscipula), joka pystyy vangitsemaan hyönteisiä ja sulamaan ne entsymaattisella toiminnalla, kaikki kasvit ovat yksinomaan autotrofisia.

Vihreät levät

Vihreät levät ovat parafyleettinen ryhmä leviä, jotka liittyvät läheisesti maan kasveihin. Tällä hetkellä on yli 10 000 erilaista lajia. Yleensä ne elävät monissa makean veden elinympäristöissä, vaikka niitä voi löytyä joillakin planeetan merillä.

Tässä ryhmässä on pigmenttejä, kuten klorofylli a ja b, ksantofyllit, p-karoteeni ja jotkut vara-aineet, kuten tärkkelys.

esimerkkejä:

- Ulva lactuca, joka tunnetaan nimellä lamilla, on vihreä levä, joka kasvaa valtaosan valtamerten ristevyöhykkeellä. Sillä on erityisen pitkät lehdet ja käpristyneet reunat, mikä antaa sille salaatin ulkonäön.

Tämä laji kuuluu syötävien levien ryhmään. Lisäksi sitä käytetään kosmetiikkateollisuudessa kosteuttavien tuotteiden valmistuksessa.

- Volvox aureus elää makeassa vedessä muodostaen noin 0,5 millimetrin pallomaisia ​​pesäkkeitä. Nämä klusterit koostuvat noin 300 - 3200 solusta, jotka on kytketty toisiinsa plasmakuiduilla. Tärkkelystä kertyy kloroplasteihin, ja niissä on fotosynteettisiä pigmenttejä, kuten klorofylli a, b ja ß-karoteeni.

syanobakteerit

Sinilevät olivat aikaisemmin tunnetut kloorioksibakteerit, sinilevä- ja sinilevälevyt. Tämä johtuu siitä, että siinä on klorofyllipigmenttejä, jotka antavat sille vihreän sävyn. Niiden morfologia on samanlainen kuin levä.

Nämä ovat bakteereita, jotka koostuvat ainoista prokaryooteista, joilla on kyky käyttää auringonvaloa energiana ja vettä elektronien lähteenä fotosynteesille.

Rautabakteerit (

Acidithiobacillus ferrooxidans -bakteerit saavat energiaa rautaraudasta. Tässä prosessissa veteen liukenemattomat rauta-atomit muunnetaan veteen liukoisiksi molekyylimuodoiksi. Tämän ansiosta tätä lajia on voitu käyttää raudan uuttamiseen joistakin mineraaleista, jos niitä ei voida poistaa tavallisella tavalla.

Värittömät rikkibakteerit

Nämä bakteerit muuttavat rikkivetyä, orgaanisen aineen hajoamisen tuotetta, sulfaatiksi. Tätä yhdistettä käytetään kasveissa.

Viitteet

1. Boyce A., Jenking CM (1980) Autotrofinen ravitsemus. Julkaisussa: Aineenvaihdunta, liike ja hallinta. Palautettu osoitteesta link.springer.com.
2. Encyclopaedia Britannica (2019). Autotrofinen aineenvaihdunta. Palautettu osoitteesta britannica.com
3. Kim Rutledge, Melissa McDaniel, Diane Boudreau, Tara Ramroop, Santani Teng, Erin Sprout, Hilary Costa, Hilary Hall, Jeff Hunt (2011). Autotrofi. Palautettu osoitteesta nationalgeographic.org.
4. F. Sage (2008). Autotrofisia. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
5. Manrique, Esteban. (2003). Fotosynteesipigmentit, jotain muuta kuin valon sieppaaminen fotosynteesiä varten. Palautettu osoitteesta researchgate.net.
6. Martine Altido (2018). Ravintotyypit bakteereista. Palautettu osoitteesta sciencing.com.