AUTOTROFNÁ VÝŽIVA: VLASTNOSTI, ŠTÁDIÁ, TYPY, PRÍKLADY - BIOLÓGIE

Autotrofné výživa je proces, ktorý sa vyskytuje v autotrofních organizmov, kde, z anorganické látky, potrebné zlúčeniny sa vyrábajú pre údržbu a rozvoj týchto živých bytostí. V tomto prípade energia pochádza zo slnečného žiarenia alebo niektorých chemických zlúčenín.

Napríklad rastliny a riasy sú autotrofné organizmy, pretože produkujú svoju vlastnú energiu; nemusia sa živiť inými živými bytosťami. Naopak, býložravé, všemocné alebo mäsožravé zvieratá sú heterotrofy.

Autotrofná výživa. Zdroj: pixabay.com

Berúc do úvahy typ zdroja použitého pri postupe výživy, existujú fotoautotropné a chemoautotropné organizmy. Prvý z nich získava svoju energiu zo slnečného žiarenia a sú zastúpené rastlinami, riasami a niektorými fotosyntetickými baktériami.

Na druhej strane chemoautotrofy používajú rôzne redukované anorganické zlúčeniny, ako napríklad molekulárny vodík, na vykonávanie postupov, ktoré im umožňujú získavať ich živiny. Táto skupina sa skladá z baktérií.

vlastnosti

- premena energie

Prvý princíp termodynamiky uvádza, že energia nie je ničená ani tvorená. Podstupuje transformácie v iných druhoch energie, ktoré sa líšia od pôvodného zdroja. V tomto zmysle sa v autotrofnej výžive chemická a solárna energia premieňa na rôzne vedľajšie produkty, napríklad glukózu.

- prenos energie

Autotrofná výživa je typická pre autotrofné bytosti, ktoré tvoria základ všetkých potravinových reťazcov. V tomto zmysle sa energia prenáša z autotrofov na primárnych konzumentov, ktorí ich konzumujú, a potom na mäsožravce, ktorí požierajú primárnych.

Rastlina ako autotrofný alebo produkčný organizmus je teda hlavnou potravou jeleňa (prvotný spotrebiteľ) a horského leva (sekundárny spotrebiteľ), loví a konzumuje jeleňa. Keď lev umiera, mikroorganizmy a baktérie pôsobia na rozloženú hmotu a energia sa znova vracia na zem.

V hydrotermálnych prieduchoch sú autotrofné baktérie produkujúcim organizmom potravinovej siete. Mušle a slimáky sú prvými spotrebiteľmi, ktorí sa živia baktériami. Chobotnica zase zahrňuje tieto mäkkýše do svojej stravy.

- Špecializované štruktúry a látky

chloroplasty

chloroplast

Chloroplasty sú oválne organely nachádzajúce sa v bunkách rastlín a rias. Sú obklopené membránami a vo vnútri prebieha proces fotosyntézy.

Dva membránové tkanivá, ktoré ich obklopujú, majú súvislú štruktúru, ktorá ich vymedzuje. Vonkajšia vrstva je priepustná kvôli prítomnosti porinov. Čo sa týka vnútornej membrány, obsahuje bielkoviny, ktoré sú zodpovedné za transport látok.

Vo vnútri je dutina, známa ako stroma. Existujú ribozómy, lipidy, škrobové granule a kruhová dvojreťazcová DNA. Okrem toho majú vakciny nazývané tylakoidy, ktorých membrány obsahujú fotosyntetické pigmenty, lipidy, enzýmy a proteíny.

Fotosyntetické pigmenty

Tieto pigmenty absorbujú energiu zo slnečného žiarenia, ktoré sa spracováva fotosyntetickým systémom.

chlorofyl

Chlorofyl je zelený pigment, ktorý sa skladá z kruhu chromoproteínu nazývaného porfyrín. Elektróny okolo seba voľne migrujú a spôsobujú, že prsteň má potenciál získať alebo stratiť elektróny.

Z tohto dôvodu má potenciál poskytovať elektróny, ktoré sú napájané inými molekulami. Solárna energia sa tak zachytáva a prenáša do iných fotosyntetických štruktúr.

Existuje niekoľko typov chlorofylu. Chlorofyl je v rastlinách a riasach. Typ b sa nachádza v rastlinách a zelených riasach. Na druhej strane, chlorofyl c je prítomný v dinoflagelátoch a typ d má cyanobaktérie.

karotenoidy

Rovnako ako iné fotosyntetické pigmenty, aj karotenoidy zachytávajú svetelnú energiu. Okrem toho však prispievajú k rozptylu prebytočného absorbovaného žiarenia.

Karotenoidy nemajú schopnosť priamo využívať svetelnú energiu na fotosyntézu. Tieto prenášajú absorbovanú energiu na chlorofyl, a preto sa považujú za doplnkové pigmenty.

Extrémne prostredia

Tardigrades, kmeň známy pre svoju schopnosť prežiť vo veľmi drsnom prostredí. Zdroj: Willow Gabriel, Goldstein Lab, prostredníctvom Wikimedia Commons

Mnoho chemoautotrofov, vrátane nitrifikačných baktérií, je distribuovaných v jazerách, moriach a na zemi. Niektorí iní však majú tendenciu žiť v neobvyklých ekosystémoch, kde existujú chemikálie potrebné na oxidáciu.

Napríklad baktérie, ktoré žijú v aktívnych sopkách, oxidujú síru na výrobu potravín. V národnom parku Yellowstone v Spojených štátoch sa tiež nachádzajú baktérie, ktoré sa nachádzajú v horúcich prameňoch. Niektorí tiež žijú hlboko v oceáne, blízko hydrotermálnych prieduchov.

V tejto oblasti preteká voda štrbinou v horúcich skalách. To spôsobuje, že sa do morskej vody začleňujú rôzne minerály, vrátane sírovodíka, ktorý baktérie používajú na chemosyntézu.

Fázy autotrofnej výživy

Autotrofická výživa sa vo všeobecnosti vyvíja v troch fázach. Sú to tieto:

Membránový priechod a zachytávanie energie

V tomto procese redukované anorganické molekuly, ako je amoniak, a jednoduché anorganické molekuly, ako sú soli, voda a oxid uhličitý, prechádzajú cez polopriepustnú bunkovú membránu bez toho, aby bunky spôsobovali plytvanie energiou.

Na druhej strane, vo fotoautotropných organizmoch je zachytená svetelná energia, ktorá je zdrojom používaným na uskutočnenie procesu fotosyntézy.

metabolizmus

Počas autotrofnej výživy dochádza v bunkovej cytoplazme k množstvu chemických reakcií. V dôsledku týchto procesov sa získa biochemická energia, ktorú bude bunka využívať na vykonávanie svojich životne dôležitých funkcií.

vylučovanie

Táto konečná fáza spočíva v eliminácii všetkých odpadových produktov, ktoré pochádzajú z metabolizmu výživy, cez polopriepustnú bunkovú membránu.

druhy

Berúc do úvahy druh použitého zdroja energie, autotrofná výživa je klasifikovaná dvoma spôsobmi: fotoautotrofná a chemoautotrofná.

Photoautotrophs

Fotoautotrofy sú organizmy, ktoré získavajú energiu na výrobu organických zlúčenín zo slnečného žiarenia, čo sa nazýva fotosyntéza. Do tejto skupiny patria zelené riasy, rastliny a niektoré fotosyntetické baktérie.

Fotosyntéza sa vyskytuje v chloroplastoch a má dve fázy. Prvý je ľahký. Pritom dochádza k disociácii molekuly vody, na ktorú sa používa svetelná energia. Produktom tejto fázy sú molekuly ATP a NADPH.

Táto chemická energia sa používa v druhej fáze procesu, známej ako temná fáza. Toto sa vyskytuje v stróme chloroplastov a dostáva tento názov, pretože nevyžaduje chemické procesy, ktoré by vyžadovali svetelnú energiu.

NADPH a ATP, produkt svetelnej fázy, sa používajú na syntézu organických látok, napríklad glukózy, pri použití oxidu uhličitého, síranov a dusitanov a dusičnanov ako zdroja dusíka.

chemoautotrophs

Nitrobacter je rod chemotrofných baktérií

Chemoautotrofné organizmy reprezentované baktériami sú schopné používať redukované anorganické zlúčeniny ako základ pre respiračný metabolizmus.

Rovnakým spôsobom ako fotoautrofy používa táto skupina oxid uhličitý (CO2) ako hlavný zdroj uhlíka, ktorý sa rovnako asimiluje reakciami Calvinovho cyklu. Na rozdiel od týchto však chemoautotrofy nevyužívajú slnečné svetlo ako zdroj energie.

Energia, ktorú potrebujú, je produktom oxidácie niektorých redukovaných anorganických zlúčenín, ako sú molekulárny vodík, železné železo, sírovodík, amoniak a rôzne redukované formy síry (H2S, S, S203-).

V súčasnosti sa chemoautotrofy bežne vyskytujú v hlbokej vode, kde slnečné svetlo je takmer nulové. Mnoho z týchto organizmov musí žiť okolo sopečných prieduchov. Týmto spôsobom je prostredie dostatočne teplé na to, aby sa metabolický proces vyskytoval vo vysokej miere.

Príklady živých vecí s autotrofnou výživou

Rastliny

Až na pár výnimiek, ako napríklad mucholapka Venuša (Dionaea muscipula), ktorá môže enzymatickým pôsobením zachytávať a tráviť hmyz, sú všetky rastliny výlučne autotrofné.

Zelené riasy

Zelené riasy sú parafyletickou skupinou rias, ktoré úzko súvisia s rastlinami. V súčasnosti existuje viac ako 10 000 rôznych druhov. Zvyčajne žijú v rôznych sladkovodných biotopoch, hoci sa vyskytujú v niektorých moriach na planéte.

Táto skupina obsahuje pigmenty, ako je chlorofyl aab, xantofyly, β-karotén a niektoré rezervné látky, ako je škrob.

Príklady:

- Ulva lactuca, známa ako lamilla, je zelená riasa, ktorá rastie v prílivovej zóne veľkej väčšiny oceánov. Má špeciálne dlhé listy so zvlnými okrajmi, ktoré mu dodávajú šalátový vzhľad.

Tento druh patrí do skupiny jedlých rias. Okrem toho sa používa v kozmetickom priemysle, na výrobu zvlhčovacích výrobkov.

- Volvox aureus žije v sladkej vode a vytvára sférické kolónie približne 0,5 milimetra. Tieto zhluky sa skladajú z približne 300 až 3200 buniek, ktoré sú vzájomne prepojené plazmatickými vláknami. Škrob sa hromadí v chloroplastoch a má fotosyntetické pigmenty, ako je chlorofyl a, b a ß-karotén.

sinice

Cyanobaktérie boli predtým známe pod názvom chlórxybaktérie, modrozelené riasy a modrozelené riasy. Je to preto, že obsahuje chlorofylové pigmenty, ktoré mu dodávajú zelený odtieň. Majú tiež morfológiu podobnú riasam.

Jedná sa o baktériu, vytvorenú z jediných prokaryotov so schopnosťou využívať slnečné svetlo ako energiu a vodu ako zdroj elektrónov pre fotosyntézu.

Baktérie železa (

Baktérie Acidithiobacillus ferrooxidans získavajú energiu zo železného železa. Pri tomto postupe sa nerozpustné atómy železa vo vode prevádzajú na rozpustnú molekulárnu formu vo vode. To umožnilo, aby sa tento druh použil na extrakciu železa z niektorých minerálov, kde sa nemohli odstrániť konvenčným spôsobom.

Bezfarebné sírne baktérie

Tieto baktérie transformujú sírovodík, produkt rozkladu organických látok. Túto zlúčeninu používajú rastliny.

Referencie

Boyce A., Jenking CM (1980) Autotrofná výživa. In: Metabolizmus, pohyb a kontrola. Obnovené z odkazu.springer.com.
Encyklopédia Britannica (2019). Autotrofný metabolizmus. Obnovené zo stránky britannica.com
Kim Rutledge, Melissa McDaniel, Diane Boudreau, Tara Ramroop, Santani Teng, Erin Sprout, Hilary Costa, Hilary Hall, Jeff Hunt (2011). Autotrofia. Obnovené z nationalgeographic.org.
F. Sage (2008). Autotrophs. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
Manrique, Esteban. (2003). Fotosyntetické pigmenty, niečo viac ako snímanie svetla pre fotosyntézu. Obnovené zo stránky researchgate.net.
Martine Altido (2018). Nutričné typy baktérií. Obnovené zo stránky sciencing.com.

AUTOTROFNÁ VÝŽIVA: VLASTNOSTI, ŠTÁDIÁ, TYPY, PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2026