חיידקים הטרוטרופיים: מאפיינים ודוגמאות למינים - ביולוגיה - 2025

חיידקים heterotrophic , המכונה גם organotrofas הם מיקרואורגניזמים כי לסנתז מולקולות ביולוגיות משלהם מן תרכובות אורגניות מורכבות פחמני אך עלול ללכוד פחמן אלמנטים אורגניים שונים. יש כאלה שצריכים לטפיל אורגניזמים גבוהים יותר כדי לשרוד.

חיידקים הטרוטרופיים מסווגים לפוטוטוטרוטרופים וכימותרוטרופים. שניהם משתמשים בתרכובות אורגניות כמקור לפחמן, אך נבדלים זה מזה בכך שהראשונים משתמשים באור כמקור אנרגיה והאחרונים משתמשים באנרגיה כימית.

תמונה משמאל: מחזור של חיידקים הטרוטרופיים ואוטוטרופיים נערך. תמונה מימין: ייצוג המחשה של חיידקים הטרוטרופיים. מקור: תמונה שמאל: Auto-and_heterotrophs.svg: Mikael Häggströmderivative: Leptictidium / תמונה ימנית: Pixabay. com

חיידקים הטרוטרופיים קיימים במערכות אקולוגיות רבות, כמו קרקעות, מים, שלג בוצי ימי, בין היתר, המשתתפים באיזון האקולוגי. ניתן למצוא בהם גם טפילים של אורגניזמים גבוהים יותר, כגון צמחים, בעלי חיים או בני אדם, או כפתוגנים או כאופורטוניסטים בקשר סימביוטי.

מאפיינים של חיידקים הטרוטרופיים

בטבע נצפה כי קיומם של חיידקים מסוגים שונים מאפשר את חיי המערכות האקולוגיות, מכיוון שהמוצרים הנוצרים על ידי אחד משמשים אחרים בשרשרת. חיידקים אלה מופצים בצורה אסטרטגית, כמעט תמיד מרובדים.

לדוגמא, נראה כי חיידקים הטרוטרופיים אירוביים מופיעים לעתים קרובות יחד עם ציאנובקטריה (חיידקים פוטו-אוטוטרופיים המשחררים חמצן).

במובן זה, הטרוטרופים אירוביים ואוטוטרופים אירוביים יכולים להשתמש בחמצן, בתורם ליצור תנאים אנאירוביים בשכבות העמוקות יותר בהן נמצאים חיידקים אנאירוביים.

בהתאם למאפיינים כמו סוג הדלק בו הם משתמשים כדי לשרוד, ניתן לסווג חיידקים הטרוטרופיים לקבוצות שונות.

חיידקי סולפורדדוקז

מדובר בחיידקים אשר בתנאים אנאירוביים מסוגלים להפחית סולפט (מלח או אסטרים של חומצה גופרתית) מבלי להטמיע אותה. הם משתמשים בו רק כמקבל האלקטרונים הסופי בשרשרת הנשימה.

חיידקים אלו מסייעים בהידרדרות החומר האורגני ונמצאים בגומחות אקולוגיות שונות כמו מים מתוקים, מי ביוב, מי מלח, מעיינות חמים ואזורים גאוטרמיים. גם במרבצי גופרית, בבארות נפט וגז, כמו גם במעי יונקים וחרקים.

חיידק הידרוליזה

מדובר בחיידקים אנאירוביים המפרקים פולימרים אורגניים (תאית והמיסלולוזה) למולקולות קטנות כך שהם יכולים להיספג על ידי קרומי התא. לשם כך, יש להם מערכת של אנזימים הנקראים הידרולאזים (אנדוצלולאז, אקסוצלולאז וסלוביאזים).

לאחר הידרוליזה נוצרות חומצות אורגניות שונות כגון חומצה לקטית, חומצה פרופיונית, חומצה אצטית, בוטנול, אתנול ואצטון. לאחר מכן אלה מומרים לגז מתאן.

חיידקים פעילים

מדובר בחיידקים שמשתתפים בהידרדרות הקטבולית של תרכובות חנקניות בתנאים אנאירוביים, עם ייצורם של תרכובות עם ריח לא נעים, שממנו שמם (נטול-פעולות) עולה. תהליך זה מייצר את הפחמן והחנקן שהם זקוקים להתפתחותם.

חיידקים אדומים שאינם גופרתיים של המשפחה

חיידקים אלה מאופיינים בכך שהם חסידי זז ישרים עם סמל קוטבי. הם אנאירובים פקולטטיביים: באנאירוביוזה הם מבצעים את תהליך הפוטוסינתזה, אך באירוביוזה הם אינם עושים זאת.

חיידקים אלה פוטו-נטמלים מגוון רב של תרכובות אורגניות כמו סוכרים, חומצות אורגניות, חומצות אמינו, אלכוהולים, חומצות שומן ותרכובות ארומטיות.

חיידקים ירוקים שאינם חמצןיים גופניים

מדובר בחיידקים חוטיים שיכולים להתפתח כ- photoautotrophs, chemohetrophies, או Photoheterotrophs.

חיידקים אנאירוביים אירוביים וקבוצתיים קפדניים

כאן נכנסים למינים שונים שיכולים להיות חלק מהמיקרוביוטה הרגילה של אורגניזמים גבוהים יותר, או לפעול כפתוגנים של אלה.

הבדלים מחיידקים אוטוטרופיים

סגנון חיים

גם חיידקים כימותרוטרופיים וגם חיידקים כימואוטוטרופיים משתמשים באנרגיה כימית בכדי לחיות. עם זאת, הם נבדלים זה מזה בכך שכימותרוטרופים הם אורגניזמים תלויים, מכיוון שהם צריכים לטפיל אורגניזמים גבוהים יותר בכדי להשיג את התרכובות האורגניות הנחוצות להתפתחותם.

מאפיין זה מבדיל בינו לבין חיידקים כימואוטוטרופיים, שהם אורגניזמים חיים חופשיים לחלוטין (saprophytes), שלוקחים תרכובות אורגניות פשוטות מהסביבה כדי לבצע את תפקידיהן החיוניים.

מצדם, photoheterotrophs and photoautotrophs דומים בכך ששניהם משתמשים באור שמש בכדי להמיר אותה לאנרגיה כימית, אך הם נבדלים זה מזה בכך שהפוטוטו-אוטוטרופים מטמיעים תרכובות אורגניות והפוטו-אוטוטרופים עושים זאת בתרכובות אנאורגניות.

בית גידול

מצד שני, חיידקים כימותרוטרופיים שונים מחיידקים כימוטוטרופיים בסביבת הגידול בה הם מתפתחים.

חיידקים כימותרוטרופיים בדרך כלל טפילים אורגניזמים גבוהים יותר לחיות. לעומת זאת, חיידקים כימוטוטרופיים יכולים לעמוד בתנאים סביבתיים קיצוניים.

בסביבות אלה, חיידקים כימוטוטרופיים מקבלים את היסודות האורגניים שהם צריכים לחיות, חומרים שהם רעילים בדרך כלל למיקרואורגניזמים אחרים. חיידקים אלו מחמצנים תרכובות אלו והופכים אותם לחומרים ידידותיים יותר לסביבה.

תְזוּנָה

חיידקים הטרוטרופיים מטמיעים רק תרכובות אורגניות מורכבות שכבר נוצרו בכדי להיות מסוגלים לסנתז את הביומולקולות הנחוצות להתפתחותן. אחד ממקורות הפחמן המשמשים את החיידקים הללו הוא הגלוקוז.

לעומת זאת, חיידקים אוטוטרופיים פשוט זקוקים למים, מלחים אורגניים ופחמן דו חמצני כדי להשיג את החומרים המזינים שלהם. כלומר, מתרכובות אורגניות פשוטות הם יכולים לסנתז תרכובות אורגניות.

עם זאת, למרות שחיידקים הטרוטרופיים אינם משתמשים בפחמן דו חמצני כמקור פחמן, וגם לא כמקבל האלקטרונים האחרון, אך במקרים מסוימים הם יכולים להשתמש בו בכמויות קטנות כדי לבצע קרבוקסילציות בנתיבים אנבוליים וקטבוליים מסוימים.

מחקר מיקרוסקופי

במערכות אקולוגיות מסוימות ניתן לקחת דגימות כדי לחקור את אוכלוסיית החיידקים הפוטו-אוטוטרופיים והפוטוטוטרוטופיים. לשם כך משתמשים בטכניקת המיקרוסקופיה המבוססת על אפי פלואורסצנטיות: משתמשים בפלואורוכרום כמו פרימולין ומסנני עירור לאור כחול ואולטרה סגול.

חיידקים הטרוטרופיים אינם מכתים בטכניקה זו, בעוד שאוטוטרופים מקבלים צבע כחול לבנבן בוהק, וצוין גם פלואורסצנטיות אוטומטית של החיידק הכלורופיל. הספירה ההטרוטרופית מתקבלת על ידי הפחתת המספר הכולל של החיידקים מינוס האוטוטרופים.

ייצור מחלות

במובן זה, החיידקים הגורמים למחלות אצל בני אדם, בעלי חיים וצמחים שייכים לקבוצת החיידקים הכימו-טרוטרופיים.

חיידקים אוטוטרופיים הם ספרפטיים ואינם גורמים למחלות אצל בני אדם, מכיוון שהם אינם צריכים להפיל אורגניזמים גבוהים יותר בכדי לחיות.

דוגמאות למינים חיידקים הטרוטרופיים

Photoheterotrophs

החיידקים השייכים לקבוצה זו הם תמיד פוטוסינתטיים, מכיוון ששאר המיקרואורגניזמים החולקים סיווג זה הם אצות אוקריוטיות.

חיידקי גופרית הם בדרך כלל פוטו-אוטוטרופיים, אך לעיתים יכולים לצמוח פוטו-אוטוטרופית. עם זאת, הם תמיד ידרשו כמויות קטנות של חומר אורגני (H ₂ S), ואילו אלה שאינם גופריים הם פוטו-טרוטרופיים.

בין החיידקים הפוטוטו-טרוטרופיים אנו מוצאים את החיידקים האדומים שאינם סולפוריים, כמו החיידקים ממשפחת Bradyrhizobiaceae, הסוג Rhodopseudomonas.

מצד שני, ישנם חיידקים ירוקים שאינם גופריתיים, כמו גם הליוביקטריה.

ה

מדובר בכימואוטוטרופיה כימית, כלומר בדרך כלל הם משתמשים במימן מולקולרי כמקור אנרגיה לייצור חומר אורגני, אך הם גם מסוגלים להשתמש במספר מסוים של תרכובות אורגניות לאותה מטרה.

Chemoheterotrophs

חיידקים כימותרוטרופיים המעורבים בקיבוע חנקן

חיידקים ממשפחת Frankiaceae, Rhizobiaceae הקבוצתית והסוגות Azotobacter, Enterobacter, Klebsiella ו- Clostridium. מיקרואורגניזמים אלה משתתפים בקיבוע של חנקן אלמנטרי.

רובם יכולים לעשות זאת באופן עצמאי, אך חלקם צריכים ליצור קשרים סימביוטיים עם Rhizobiaceae וקטניות.

תהליך זה מסייע בחידוש האדמה, בהמרת חנקן יסודי לחנקות ואמוניה, המועילים כל עוד האחרונים נמצאים בריכוזים נמוכים באדמה.

לאחר מכן, הם יכולים להיספג על ידי צמחים ניטראט ואמוניום, כך שהחיידקים הללו חשובים ביותר בטבעם. Rhizobia הם החיידקים המשמשים ביותר בחקלאות, והם חלק מדשנים ביולוגיים.

חיידקים כימותרוטרופיים המשתתפים בתהליכי הידרוליזה וחמצת החומר האורגני

חיידקים כימותרוטרופיים כימיים-פעילים

בקטגוריה זו מינים מהסוג Clostridium: C. botulinum, C. perfringens, C. sporongenes, C. tetani ו- C. tetanomorphum. כמו כן, כמה מינים מהסוגות Fusobacterium, Streptococcus, Micrococcus ו- Proteus גם הם פעילים באופן בלתי פעיל.

חיידקים כימואוטרוטרופיים אירוביים ואנאירוביים

כאן נמצאים כל החיידקים הגורמים למחלות זיהומיות אצל אדם ובעלי חיים. גם אלה שהם חלק מהמיקרוביוטה הרגילה.

דוגמאות: Streptococaceae, Staphylococaceae, Enterobacteriaceae, Mycobacteriaceae, Pasteurellaceae, Neisseriaceae, Pseudomonadaceae, משפחות רבות אחרות.

הפניות

1. González M, González N. מדריך למיקרוביולוגיה רפואית. המהדורה השנייה, ונצואלה: מנהלת התקשורת והפרסומים של אוניברסיטת קרבובו; 2011.
2. Corrales L, Antolinez D, Bohórquez J, Corredor A. תהליכים חיידקים אנאירוביים המבצעים ותורמים לקיימות כדור הארץ. נובה, 2015; 13 (24): 55-81. ניתן להשיג ב: זמין בכתובת: http://www.scielo.org
3. חיידקים מקבילים. (2019, 6 במאי). ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית. תאריך ייעוץ: 06:53, 8 במאי, 2019 מ- es.wikipedia.org.
4. ביאנקיני ל. מיקרוביולוגיה סביבתית. סיווג ופילוגניה של חיידקים הטרוטרופיים. 2012. טכניקה גבוהה יותר בניהול סביבתי.
5. Henao A, Comba N, Alvarado E, Santamaría J. חיידקים אוטוטרופיים והטרוטרופיים הקשורים לשלג ימי בוצי על שוניות עם נגר יבשתי. אוניברסיטת מדעי המחקר 2015, 20 (1): 9-16.