التغذية الكيميائية الحجرية والتغذية الذاتية
تحافظ الميكروبات ذاتية التغذية الكيميائية الحجرية على الطاقة من أكسدة المركبات غير العضوية، ويقوم العديد منها أيضًا بتثبيت ثاني أكسيد الكربون ذاتيًا، وهو مزيج يدعم الحياة في البيئات الخالية من المواد العضوية.
Definition
التغذية الكيميائية الحجرية هي نمط من الأيض تعمل فيه المركبات غير العضوية كمانحات للإلكترونات للحفاظ على الطاقة، والتغذية الذاتية هي استخدام الكربون غير العضوي، وعادة ما يكون ثاني أكسيد الكربون، كمصدر رئيسي للكربون للتخليق الحيوي.
Scope
يغطي هذا الموضوع أكسدة المانحات الإلكترونية غير العضوية مثل الهيدروجين، ومركبات الكبريت والنيتروجين المختزلة، والحديدوز؛ وطاقة وبيئة النترجة، وأكسدة الكبريت، والعمليات ذات الصلة؛ والمسارات ذاتية التغذية، بما في ذلك دورة كالفن، التي يتم من خلالها تحويل الكربون غير العضوي إلى مادة خلوية. ويسلط الضوء على القدرات الأيضية التي تقتصر إلى حد كبير على بدائيات النوى.
Core questions
- ما هي المركبات غير العضوية التي يمكن أن تكون مصادر طاقة ميكروبية؟
- كيف يتم الحفاظ على الطاقة من الأكسدة غير العضوية؟
- كيف تثبت الكائنات ذاتية التغذية ثاني أكسيد الكربون في المادة الخلوية؟
- لماذا تعتبر الكائنات ذاتية التغذية الكيميائية الحجرية مهمة في الدورات البيوجيوكيميائية؟
Key concepts
- مانحات الإلكترونات غير العضوية
- النترجة وأكسدة الكبريت
- تثبيت الكربون ذاتي التغذية
- دورة كالفن ومسارات التثبيت البديلة
- الدور في الدورات البيوجيوكيميائية
Key theories
- التغذية الكيميائية الحجرية
- أثبت وينوجرادسكي أن بعض الميكروبات تحصل على الطاقة عن طريق أكسدة المركبات غير العضوية بدلاً من المواد العضوية، مما يدل على نمط حياة مستقل عن الكربون العضوي المكون مسبقًا ومركزي لدورة العناصر.
Mechanisms
تؤكسد الكائنات ذاتية التغذية الكيميائية الحجرية المانحات غير العضوية مثل الهيدروجين، والأمونيا، والنتريت، والكبريتيد، أو الحديدوز، وتوجه الإلكترونات المحررة عبر سلاسل النقل لتوليد قوة دافعة بروتونية لتخليق ATP. نظرًا لأن العديد من هذه الكائنات لا تستطيع استخدام الكربون العضوي، فإنها تثبت ثاني أكسيد الكربون من خلال مسارات ذاتية التغذية مثل دورة كالفن، والتي تتطلب طاقة كبيرة وقوة اختزال يوفرها أيضها غير العضوي.
Clinical relevance
تدفع الميكروبات ذاتية التغذية الكيميائية الحجرية وذاتية التغذية الخطوات الرئيسية لدورات النيتروجين والكبريت والحديد، وتساهم في خصوبة التربة وتآكل المواد وتجويةها، وتحافظ على النظم البيئية في الفوهات الحرارية في أعماق البحار وغيرها من البيئات التي تفتقر إلى ضوء الشمس أو المدخلات العضوية.
History
اكتشف سيرجي وينوجرادسكي التغذية الكيميائية الحجرية في ثمانينيات القرن التاسع عشر من خلال دراسات البكتيريا المؤكسدة للكبريت والنيتروجين، وقدم مفهوم الميكروبات التي تعيش على مصادر الطاقة غير العضوية وأسس مجال البيئة الميكروبية جنبًا إلى جنب مع مارتينوس بيجيرينك.
Key figures
- Sergei Winogradsky
- Martinus Beijerinck
Related topics
Seminal works
- madigan2018
- willey2020
Frequently asked questions
- هل جميع الكائنات ذاتية التغذية الكيميائية الحجرية هي أيضًا ذاتية التغذية؟
- العديد منها كذلك، حيث تثبت ثاني أكسيد الكربون للتخليق الحيوي، ولكن السمتين متميزتان. تشير التغذية الكيميائية الحجرية إلى مصدر الطاقة (المركبات غير العضوية)، بينما تشير التغذية الذاتية إلى مصدر الكربون (الكربون غير العضوي). تجمع بعض الكائنات بينهما بينما لا تفعل أخرى.