Kemolitotrofi ve Ototrofi
Kemolitotrofik mikroplar, inorganik bileşiklerin oksidasyonundan enerji elde etmektedirler ve birçoğu aynı zamanda karbondioksiti ototrofik olarak sabitlemektedir; bu kombinasyon, organik maddeden yoksun ortamlarda yaşamı desteklemektedir.
Tanım
Kemolitotrofi, inorganik bileşiklerin enerji korunumu için elektron donörü olarak hizmet ettiği bir metabolizma şekli olup, ototrofi ise biyosentez için ana karbon kaynağı olarak inorganik karbonun, tipik olarak karbondioksitin kullanılmasıdır.
Kapsam
Bu konu, hidrojen, indirgenmiş kükürt ve azot bileşikleri ile demir(II) gibi inorganik elektron donörlerinin oksidasyonunu; nitrifikasyon, kükürt oksidasyonu ve ilgili süreçlerin enerjitiğini ve ekolojisini; ve inorganik karbonun hücre materyaline dönüştürüldüğü Calvin döngüsü dahil olmak üzere ototrofik yolları kapsamaktadır. Konu, büyük ölçüde prokaryotlarla sınırlı metabolik yetenekleri vurgulamaktadır.
Temel sorular
- Hangi inorganik bileşikler mikrobiyal enerji kaynağı olarak hizmet edebilir?
- İnorganik oksidasyonlardan enerji nasıl korunur?
- Ototroflar karbondioksiti hücre materyaline nasıl sabitler?
- Kemolitotroflar biyogeokimyasal döngülerde neden önemlidir?
Anahtar kavramlar
- İnorganik elektron donörleri
- Nitrifikasyon ve kükürt oksidasyonu
- Ototrofik karbon fiksasyonu
- Calvin döngüsü ve alternatif fiksasyon yolları
- Biyogeokimyasal döngülerdeki rolü
Temel kuramlar
- Kemolitotrofi
- Winogradsky, belirli mikropların organik madde yerine inorganik bileşikleri oksitleyerek enerji elde ettiğini ortaya koymuş, önceden oluşmuş organik karbondan bağımsız bir yaşam biçimini ve element döngüsündeki merkezi rolünü göstermiştir.
Mekanizmalar
Kemolitotroflar, hidrojen, amonyak, nitrit, sülfür veya demir(II) gibi inorganik donörleri oksitlemekte, açığa çıkan elektronları taşıma zincirleri aracılığıyla ATP sentezi için bir proton itici kuvveti oluşturmak üzere yönlendirmektedirler. Bu organizmaların birçoğu organik karbonu kullanamadığından, inorganik metabolizmalarından sağlanan önemli enerji ve indirgeyici gücü gerektiren Calvin döngüsü gibi ototrofik yollarla karbondioksiti sabitlemektedirler.
Klinik önem
Kemolitotrofik ve ototrofik mikroplar, azot, kükürt ve demir döngülerinin temel adımlarını yönlendirmekte, toprak verimliliğine, malzemelerin korozyonuna ve ayrışmasına katkıda bulunmakta, ayrıca güneş ışığı veya organik girdi olmaksızın derin deniz bacaları ve diğer ortamlardaki ekosistemleri sürdürmektedirler.
Tarihçe
Sergei Winogradsky, 1880'lerde kükürt ve azot oksitleyen bakteriler üzerine yaptığı çalışmalarla kemolitotrofiyi keşfetmiş, inorganik enerji kaynaklarıyla yaşayan mikroplar kavramını tanıtmış ve Martinus Beijerinck ile birlikte mikrobiyal ekoloji alanının temellerini atmıştır.
Öne çıkan isimler
- Sergei Winogradsky
- Martinus Beijerinck
İlgili konular
Temel eserler
- madigan2018
- willey2020
Sıkça sorulan sorular
- Tüm kemolitotroflar aynı zamanda ototrof mudur?
- Birçoğu biyosentez için karbondioksiti sabitlemektedir, ancak bu iki özellik birbirinden farklıdır. Kemolitotrofi enerji kaynağını (inorganik bileşikler), ototrofi ise karbon kaynağını (inorganik karbon) ifade etmektedir. Bazı organizmalar bu özellikleri birleştirirken, diğerleri birleştirmemektedir.