केमोलिथोट्रॉफी और ऑटोट्रॉफी

केमोलिथोट्रॉफिक सूक्ष्मजीव अकार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण से ऊर्जा का संरक्षण करते हैं, और कई स्वपोषी रूप से कार्बन डाइऑक्साइड को भी स्थिर करते हैं, एक ऐसा संयोजन जो कार्बनिक पदार्थ रहित वातावरण में जीवन का समर्थन करता है।

Definition

केमोलिथोट्रॉफी उपापचय का एक तरीका है जिसमें अकार्बनिक यौगिक ऊर्जा संरक्षण के लिए इलेक्ट्रॉन दाताओं के रूप में कार्य करते हैं, और ऑटोट्रॉफी जैवसंश्लेषण के लिए मुख्य कार्बन स्रोत के रूप में अकार्बनिक कार्बन, विशेष रूप से कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग है।

Scope

यह विषय हाइड्रोजन, अपचयित सल्फर और नाइट्रोजन यौगिकों, और फेरस आयरन जैसे अकार्बनिक इलेक्ट्रॉन दाताओं के ऑक्सीकरण को शामिल करता है; नाइट्रीकरण, सल्फर ऑक्सीकरण और संबंधित प्रक्रियाओं की ऊर्जा और पारिस्थितिकी; और केल्विन चक्र सहित स्वपोषी मार्ग, जिनके द्वारा अकार्बनिक कार्बन को कोशिका सामग्री में परिवर्तित किया जाता है। यह मुख्य रूप से प्रोकैरियोट्स तक सीमित चयापचय क्षमताओं पर प्रकाश डालता है।

Core questions

• कौन से अकार्बनिक यौगिक माइक्रोबियल ऊर्जा स्रोतों के रूप में कार्य कर सकते हैं?
• अकार्बनिक ऑक्सीकरण से ऊर्जा का संरक्षण कैसे होता है?
• स्वपोषी कोशिका सामग्री में कार्बन डाइऑक्साइड को कैसे स्थिर करते हैं?
• जैव-भू-रासायनिक चक्रों में केमोलिथोट्रॉफ क्यों महत्वपूर्ण हैं?

Key concepts

• अकार्बनिक इलेक्ट्रॉन दाता
• नाइट्रीकरण और सल्फर ऑक्सीकरण
• स्वपोषी कार्बन स्थिरीकरण
• केल्विन चक्र और वैकल्पिक स्थिरीकरण मार्ग
• जैव-भू-रासायनिक चक्रों में भूमिका

Key theories

केमोलिथोट्रॉफी

विनोग्राडस्की ने स्थापित किया कि कुछ सूक्ष्मजीव कार्बनिक पदार्थ के बजाय अकार्बनिक यौगिकों का ऑक्सीकरण करके ऊर्जा प्राप्त करते हैं, जो पूर्वनिर्मित कार्बनिक कार्बन से स्वतंत्र जीवन के एक तरीके का प्रदर्शन करते हैं और मौलिक चक्रण के लिए केंद्रीय हैं।

Mechanisms

केमोलिथोट्रॉफ हाइड्रोजन, अमोनिया, नाइट्राइट, सल्फाइड, या फेरस आयरन जैसे अकार्बनिक दाताओं का ऑक्सीकरण करते हैं, जारी किए गए इलेक्ट्रॉनों को परिवहन श्रृंखलाओं के माध्यम से एटीपी संश्लेषण के लिए एक प्रोटॉन प्रेरक बल उत्पन्न करने के लिए चैनल करते हैं। क्योंकि ऐसे कई जीव कार्बनिक कार्बन का उपयोग नहीं कर सकते हैं, वे केल्विन चक्र जैसे स्वपोषी मार्गों के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड को स्थिर करते हैं, जिसके लिए उनके अकार्बनिक उपापचय द्वारा आपूर्ति की गई पर्याप्त ऊर्जा और अपचयन शक्ति की आवश्यकता होती है।

Clinical relevance

केमोलिथोट्रॉफिक और स्वपोषी सूक्ष्मजीव नाइट्रोजन, सल्फर और आयरन चक्रों के प्रमुख चरणों को संचालित करते हैं, मिट्टी की उर्वरता और सामग्रियों के क्षरण और अपक्षय में योगदान करते हैं, और गहरे समुद्र के वेंट और अन्य सेटिंग्स में बिना धूप या कार्बनिक इनपुट के पारिस्थितिक तंत्र को बनाए रखते हैं।

History

सर्गेई विनोग्राडस्की ने 1880 के दशक में सल्फर- और नाइट्रोजन-ऑक्सीकरण करने वाले बैक्टीरिया के अध्ययन के माध्यम से केमोलिथोट्रॉफी की खोज की, जिसमें अकार्बनिक ऊर्जा स्रोतों पर रहने वाले सूक्ष्मजीवों की अवधारणा पेश की गई और मार्टिनस बेइजेरिंक के साथ माइक्रोबियल पारिस्थितिकी के क्षेत्र की स्थापना की गई।

Key figures

• Sergei Winogradsky
• Martinus Beijerinck

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

क्या सभी केमोलिथोट्रॉफ भी स्वपोषी होते हैं?

कई होते हैं, जैवसंश्लेषण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड को स्थिर करते हैं, लेकिन दोनों लक्षण अलग-अलग हैं। केमोलिथोट्रॉफी ऊर्जा स्रोत (अकार्बनिक यौगिक) को संदर्भित करता है, जबकि ऑटोट्रॉफी कार्बन स्रोत (अकार्बनिक कार्बन) को संदर्भित करता है। कुछ जीव उन्हें जोड़ते हैं और अन्य नहीं।