PHOTOAUTOTROPHS: מאפיינים ודוגמאות - ביולוגיה - 2025

הפוטו - אוטוטרופים או האורגניזמים הפוטוטרופיים הם אור תלוי כמקור אנרגיה והופכים אותו למולקולות אורגניות ממולקולות אורגניות. תהליך זה ידוע בשם פוטוסינתזה ובכלל, יצורים אלו מייצגים את בסיס שרשרת המזון.

מקור האנרגיה החשוב ביותר לחיים הוא אור השמש הנופל על פני כדור הארץ. אנרגיית האור נלכדת במהלך פוטוסינתזה. במהלך תהליך זה, האנרגיה נספגת על ידי כלורופיל ופיגמנטים אחרים, ואז מועברת לאנרגיה כימית.

צמחים הם אורגניזמים פוטו-אוטוטרופיים (תמונה מתוך Free-Photos באתר www.pixabay.com)

פוטו-אוטוטרופים משתמשים בדרך כלל באנרגיה של אור בכדי להמיר CO2 ומים לסוכרים, שהם הבסיס לאלפי מולקולות אורגניות. סוכרים אלה מסוגלים להטמיע על ידי מרבית האורגניזמים החיים, ולא רק תמונות אוטוטרופיות.

המילה "fotoautotroph" נובעת משלוש מילים שנלקחו מלטינית בעלות משמעות שונה. המילה צילום שמשמעותה "אור", המילה מכונית שמשמעותה "משלה" והמילה טרופוס שמשמעותה "תזונה".

המונח "פוטו-אוטוטרוף" מקיף קבוצות רבות של דברים חיים, כולל מיני מינים של חיידקים ופרוטוזואה, כולם צמחים, אצות וחזזיות. בנוסף, קיים מין בעלי חיים ייחודי המשלב מאפיינים פוטו-אוטרופיים והטרוטרופיים.

מאפייני צילום אוטוטרופים

מאפיין חובה של אורגניזמים פוטואוטרופיים הוא נוכחותם של פיגמנטים רגישים לאור. פיגמנט רגיש לאור הוא מולקולה המסוגלת לתפוס ולספוג אנרגיית אור בצורה של פוטונים.

פוטוטרופים בעלי יכולת לקלוט ולהמיר אנרגיית אור (מאור) לאנרגיה כימית. אנרגיה זו מאוחסנת במולקולות אורגניות דרך התהליך המטבולי של הפוטוסינתזה.

לרוב היצורים הפוטו-אוטוטרופיים והפוטוסינתטיים יש מולקולות כלורופיל, מכיוון שזהו הפיגמנט העיקרי האחראי על ביצוע הצעדים הראשונים של הפוטוסינתזה. בשל נוכחות הכלורופיל, כמעט כל התמונות הפוטו-פוטוריות בצבע ירוק.

פוטו-אוטרופיה נמצאת באורגניזמים חד-תאיים כמו ציאנובקטריה וכמה פרוטוזואה, או באורגניזמים רב-תאיים מקרוסקופיים כמו אצות, חזזיות וצמחים.

אורגניזמים פוטו-אוטרופיים מתפזרים כמעט בכל המערכות האקולוגיות וגודלם משתנה מאוד, מכיוון שהם יכולים להיות קטנים כמו יוג'לנה או גדולים כמו רצף ענקי.

למעט אנטארקטיקה, צמחים מכסים כמעט את כל פני כדור הארץ והם הנציגים העיקריים של אורגניזמים פוטו-אוטוטרופיים. בתוך צמחים יש מגוון עשיר של צורות, המותאמות באופן ייחודי ומושלם לכל האקלים ולמערכות האקולוגיות היבשתיות.

דוגמאות לאורגניזמים פוטו-אוטוטרופיים

יש מגוון גדול של ישויות חיים פוטו-אוטרופיות, מכיוון שמדובר בהתאמה שהעניקה לאורגניזמים שרכשו אותה את היכולת לשרוד בכל מצב ובכל מערכת אקולוגית, כל עוד הם נמצאים בנוכחות אור.

- ציאנו-בקטריה

ציאנו-בקטריה (מקור: Patrioter6 ב- en.wikibooks באמצעות ויקימדיה Commons)

ציאנו-בקטריה או אוקסיפוטובקטריה שייכים לתחום הפרוקריוטי. הם אורגניזמים חד-תאיים, יש להם כלורופלסטים ולכן הם מסוגלים לפוטוסינתזה. לקרומים הפנימיים של מינים אלה יש "דמויות פוטוזינתיזציה" של דמויות תילקואידים בתוך הכלורופלסטים של צמחים.

לכל ציאנובקטריה יש כלורופיל A ופיגמנטים דו-פרוטוטיים כמו פיקבילינים או פיקוצינינים. השילוב של הפיגמנטים הללו בתוך תאי ציאנובקטריה מעניק להם את צבעם הכחול-ירוק המאפיין.

אורגניזמים אלה פזורים ברחבי הביוספרה והם אופייניים לאגמים, בריכות, קרקעות רטובות וחומר אורגני רטוב מתפורר. הם גנרלים, מכיוון שהאוטוטרופיה הצילומית שלהם מאפשרת להם לוותר על תנאים ספציפיים מדי, הזקוקים רק לאור שמש.

- פרוטוזואה

תצלום של מין וולווקס (מקור: craigpemberton דרך Wikimedia Commons)

בתוך הפרוטוזות הפוטו-אוטוטרופיות נמצאות האוגלנה. כל האורגניזמים הללו הם מיקרוסקופיים, מסומנים ומסווגים בקבוצת Mastigophora.

בהזדמנויות רבות, euglenidae סווגו כאצות חד-תאיות. עם זאת, מחקרים עדכניים הראו כי בנוסף להזנה באמצעות פוטוסינתזה, הם יכולים לנצל חומרים מסוימים בסביבה באמצעות פינוציטוזיס.

Euglenidae הם חיים חופשיים, חיים במים מתוקים (מעטים מינים הם מים מלוחים) והם ברובם בודדים. יש להם מגוון גדול של צורות, והם יכולים להיות מוארכים, כדוריים, בעלי ביצה או ארומיות.

מכיוון שהם פוטוסינתטיים, יש להם פוטוטקטיזם חיובי (הם רגישים לגירויים לאור) ויש להם הגדלה בבסיס המגן הקדמי שלהם המשמש כקולטעי אור לאנרגיית אור.

Euglenidae הם גם photoautotrogos (מקור: דייוויד ג '. פטרסון באמצעות ויקימדיה Commons)

יש להם פיגמנטים פוטוסינתטיים כמו כלורופיל A ו- B, פיקבילינים, β-קרוטנים ו- neoxanthin ו- xanthophylls מסוג דיאדינוקסנטין. במקרים רבים, euglenidae אינם עונים על כל צרכיהם התזונתיים באמצעות פוטוסינתזה, ולכן עליהם להבלע ויטמין B1 ו- B12 מהסביבה.

- ליצ'ינס

ליטשים מוגדרים על ידי הקשר הסימביוטי בין אצות ופטריות; לפיכך, שניהם אורגניזמים הטרוטרופיים (דרך הפטרייה) וגם אורגניזמים פוטו-אוטוטרופיים (דרך האצות).

הקשר בין שני סוגי האורגניזמים הוא יתרון עבור שניהם, מכיוון שהאצות יכולות לנצל את המצע שמספק הפטרייה לגידול; ואילו הפטרייה יכולה להאכיל מסוכרים המיוצרים על ידי האצות באמצעות פוטוסינתזה.

הלישנים אינם תואמים קבוצה טקסונומית, אך מסווגים בדרך כלל לפי סוג הפטרייה הסימביונטית. כל הפטריות המרכיבות חזזיות שייכות לפילום אסקומיקוטה, בתוך ממלכת הפונגי.

- אצות חד-תאיות, צמחים ואצות מקרוסקופיות

אצות חד-תאיות הן אולי האורגניזמים הפוטו-אוטוטרופיים הנפוצים ביותר במערכות אקולוגיות מימיות; בעוד שצמחים הם המקרו-אורגניזמים השכיחים ביותר במערכות אקולוגיות יבשתיות.

גם אצות וגם צמחים זקוקים לנוכחות מים ופחמן דו חמצני בכדי לבצע פוטוסינתזה וכדי להיות מסוגלים לתמוך בדרישות התזונה שלהם.

אצות חד-תאיות

אם תיקח מעט מים מכל שלולית, אגם, לגונה, נהר, ים או מכל גוף מים אחר, ותצפה בהם תחת מיקרוסקופ, תמצא מיליוני צורות חיים קטנטנות של צבעי ירוק צבעוניים, שרובם ללא ספק אצות חד-תאיות. .

כמעט לכל אצות חד-תאיות יש סמל אחד או יותר ובדרך כלל הם חיים חופשיים, אם כי ישנם כמה מינים החיים במושבות. מרבית האצות הללו הן אורגניזמים פוטו-אוטוטרופיים, אך ישנם מקרים של אצות הטרוטרופיות.

הם נחשבים לאחד המפיקים העיקריים של החמצן בכוכב הלכת וחלק מהמחברים סבורים כי הם היצרנים העיקריים העיקריים באוקיינוסים, מכיוון שהם בבסיס שרשרת המזון.

צמחים

צמחים הם אורגניזמים יבשתיים שקועים המאופיינים בגוף המחולק לשני חלקים: אחד אווירי ואחד יבשתי. החלק היבשתי מורכב מהשורש ואילו החלק האווירי מורכב מהגבעול, שבתורו מחולק לגבעול, עלים ופרחים.

יש להם מספר מדהים של צורות שונות והם מייצרים אוכל משלהם באמצעות פוטוסינתזה, ממש כמו כל שאר התמונות הצילומים.

עם זאת, צמחים הם היצורים החיים שהתמחו בעיקר בשימוש באנרגיית אור, מכיוון שיש להם מיליוני תאים בעלים, המסודרים באופן ספציפי לצילום פוטוסנטיבי במהלך היום.

אצות מקרוסקופיות

אצות מקרוסקופיות הן נציגות הצמחים בתקשורת מימית. אלה, לרוב, חיים שקועים בסביבות מימיות, ומתיישבים בכל מקום בו קיימת נוכחות של מצע מתאים להיאחז בו.

תצלום של מקרו-אצות (מקור: W. carter באמצעות ויקימדיה Commons)

האצות בקבוצת הגלוקופיטים הן קבוצת האצות הנחשבת הכי קשורה לצמחים יבשתיים. עם זאת, חלק מהמחברים מסווגים אצות יחד עם פרוטוזואה.

- חיות

שבלול הים אליזה כלורוטיקה, הידוע בכינויו "אמרלד המזרחי", יכול לנצל את הכלורופלסטים שהוא צורך באמצעות תזונתו העשירה באורגניזמים פוטו-אוטרופיים, מכיוון שהוא חי על שאיבת מוהל מאצות.

תהליך ניצול הכלורופלסטים מהמזון שלך ידוע בשם קלפטופלסטי. בזכות תופעה זו, הקליע יכול לשרוד על ידי ייצור פוטו-מאסיליטים במקומות בהם יש אור שמש, מבלי לאכול אוכל במשך זמן רב.

הפניות

1. Bresinsky, A., Körner, C., Kadereit, JW, Neuhaus, G., and Sonnewald, U. (2013). מדעי הצמח של סטרסבורגר: כולל פרוקריוטות ופטריות (כרך 1). ברלין, גרמניה: שפרינגר.
2. Brusca, RC, & Brusca, GJ (2005). חסרי חוליות (מס 'סירסי) i9788448602468). מדריד: מקגרו-היל.
3. Chan, CX, Vaysberg, P., Price, DC, Pelletreau, KN, Rumpho, ME, & Bhattacharya, D. (2018). תגובת מארח פעילה לסימביוניטי אצות בשבלול הים אליזה כלורוטיקה. ביולוגיה מולקולרית ואבולוציה, 35 (7), 1706-1711.
4. הוא, ק., גוטרמן, ה., וריצ'מונד, א '(1996). פוטו-ביאור מודולרי נטוי לטיפוח המוני חיצוני של תמונות אוטוטרופות. ביוטכנולוגיה וביו-הנדסה, 51 (1), 51-60.
5. Raven, PH (1981). מחקר בגנים בוטניים. בוט. ג'ארב, 102, 52-72.
6. Shimakawa, G., Murakami, A., Niwa, K., Matsuda, Y., Wada, A., & Miyake, C. (2019). ניתוח השוואתי של אסטרטגיות להכנת כיורי אלקטרונים בפוטו-אוטוטרופים מימיים. מחקר פוטוסינתזה, 139 (1-3), 401-411.
7. Willey, JM, Sherwood, L., and Woolverton, CJ (2008). המיקרוביולוגיה של פרסקוט, הארלי וקליין. McGraw-Hill השכלה גבוהה.