Kemolitotrofi dan Autotrofi

Mikroba kemolitotrof menghemat energi dari oksidasi senyawa anorganik, dan banyak juga yang mengikat karbon dioksida secara autotrof, sebuah kombinasi yang mendukung kehidupan di lingkungan yang tidak memiliki materi organik.

Definition

Kemolitotrofi adalah mode metabolisme di mana senyawa anorganik berfungsi sebagai donor elektron untuk konservasi energi, dan autotrofi adalah penggunaan karbon anorganik, biasanya karbon dioksida, sebagai sumber karbon utama untuk biosintesis.

Scope

Topik ini mencakup oksidasi donor elektron anorganik seperti hidrogen, senyawa sulfur dan nitrogen tereduksi, serta besi fero; energetika dan ekologi nitrifikasi, oksidasi sulfur, dan proses terkait; dan jalur autotrof, termasuk siklus Calvin, di mana karbon anorganik diubah menjadi bahan sel. Ini menyoroti kemampuan metabolisme yang sebagian besar terbatas pada prokariota.

Core questions

• Senyawa anorganik apa saja yang dapat berfungsi sebagai sumber energi mikroba?
• Bagaimana energi dihemat dari oksidasi anorganik?
• Bagaimana autotrof mengikat karbon dioksida menjadi bahan sel?
• Mengapa kemolitotrof penting dalam siklus biogeokimia?

Key concepts

• Donor elektron anorganik
• Nitrifikasi dan oksidasi sulfur
• Fiksasi karbon autotrof
• Siklus Calvin dan jalur fiksasi alternatif
• Peran dalam siklus biogeokimia

Key theories

Kemolitotrofi

Winogradsky menetapkan bahwa mikroba tertentu memperoleh energi dengan mengoksidasi senyawa anorganik daripada materi organik, menunjukkan mode kehidupan yang independen dari karbon organik yang sudah terbentuk dan sentral bagi siklus unsur.

Mechanisms

Kemolitotrof mengoksidasi donor anorganik seperti hidrogen, amonia, nitrit, sulfida, atau besi fero, menyalurkan elektron yang dilepaskan melalui rantai transpor untuk menghasilkan gaya gerak proton untuk sintesis ATP. Karena banyak organisme semacam itu tidak dapat menggunakan karbon organik, mereka mengikat karbon dioksida melalui jalur autotrof seperti siklus Calvin, yang membutuhkan energi dan daya reduksi substansial yang disediakan oleh metabolisme anorganik mereka.

Clinical relevance

Mikroba kemolitotrof dan autotrof mendorong langkah-langkah kunci dari siklus nitrogen, sulfur, dan besi, berkontribusi pada kesuburan tanah dan korosi serta pelapukan material, dan menopang ekosistem di ventilasi laut dalam dan lingkungan lain tanpa sinar matahari atau masukan organik.

History

Sergei Winogradsky menemukan kemolitotrofi pada tahun 1880-an melalui studi bakteri pengoksidasi sulfur dan nitrogen, memperkenalkan konsep mikroba yang hidup dari sumber energi anorganik dan mendirikan bidang ekologi mikroba bersama Martinus Beijerinck.

Key figures

• Sergei Winogradsky
• Martinus Beijerinck

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

Apakah semua kemolitotrof juga autotrof?

Banyak yang demikian, mengikat karbon dioksida untuk biosintesis, tetapi kedua sifat tersebut berbeda. Kemolitotrofi mengacu pada sumber energi (senyawa anorganik), sedangkan autotrofi mengacu pada sumber karbon (karbon anorganik). Beberapa organisme menggabungkan keduanya dan yang lain tidak.