Hoewel ze op het eerste gezicht heel anders of zelfs minder geavanceerd lijken, hebben prokaryoten minstens één ding gemeen met alle andere organismen: ze hebben brandstof nodig om hun leven te voeden. Prokaryoten, waaronder organismen in de domeinen Bacteriën en Archaea, zijn zeer divers als het gaat om metabolisme, of de chemische reacties die de organismen gebruiken om brandstof te produceren. Bijvoorbeeld, een categorie van prokaryoten, genaamd extremofielen, gedijen in omstandigheden die andere levensvormen zouden vernietigen, zoals het oververhitte water van hydrothermale luchtopeningen diep in de oceaan. Deze zwavelbacteriën verwerken watertemperaturen tot 750 graden Fahrenheit prima, en ze halen hun brandstof uit het waterstofsulfide in de ventilatieopeningen.

Enkele van de belangrijkste prokaryoten vertrouwen op fotonenvangst om hun brandstof te produceren door middel van fotosynthese . Deze organismen zijn fototrofen. Wat is een fototroof?

Het woord phototroph
geeft de eerste aanwijzing waaruit blijkt wat deze organismen belangrijk maakt. Het betekent "lichte voeding" in het Grieks. Eenvoudig gesteld, phototrophs zijn organismen die hun energie van fotonen, of deeltjes van licht krijgen. Je weet waarschijnlijk al dat groene planten licht gebruiken om energie te maken door fotosynthese. Dit proces is echter niet beperkt tot planten. Veel prokaryotische en eukaryotische organismen voeren fotosynthese uit om hun eigen voedsel te maken, inclusief fotosynthetische bacteriën en sommige algen. Hoewel fotosynthese vergelijkbaar is tussen alle organismen die dit doen, is het proces van bacteriële fotosynthese minder gecompliceerd dan fotosynthese van planten.
Sciencing Video Vault
Maak de (bijna) perfecte bracket: Hier ziet u hoe
Maak de (bijna) perfecte beugel: hier is hoe

Bacterieel chlorofyl?

Net als groene planten gebruiken phototrophic-bacteriën pigmenten om fotonen op te vangen als energiebronnen voor fotosynthese. Voor bacteriën zijn dit bacteriochlorofylen die in het plasmamembraan worden gevonden (in plaats van in chloroplasten zoals chlorofylpigmenten van planten). Bacteriochlorofylen bestaan ​​in zeven bekende variëteiten, aangeduid als a, b, c, d, e, c _{s of g. Elke variant is structureel anders en kan daarom een ​​specifiek type licht uit het spectrum absorberen, gaande van infraroodstraling tot rood licht tot ver rood licht. Het type bacteriochlorofyl dat een fototrofe bacterie bevat, hangt af van zijn soort.
Stappen in de bacteriële fotosynthese}

Net als fotosynthese van planten, vindt bacteriële fotosynthese plaats in twee fasen: lichte reacties en donkere reacties. In het lichtstadium vangen de bacteriochlorofylen fotonen op. Het proces van het absorberen van deze lichtenergie wekt het bacteriochlorofyl op, en veroorzaakt een lawine van elektronenoverdrachten en produceert uiteindelijk adenosine trifosfaat (ATP) en nicotinamide adenine dinucleotide fosfaat (NADPH). In het donkere stadium worden die ATP- en NADPH-moleculen gebruikt in chemische reacties die koolstofdioxide omzetten in organische koolstof via een proces dat koolstoffixatie wordt genoemd.

Verschillende soorten bacteriën maken brandstof door koolstof op verschillende manieren te binden met behulp van een koolstofatoom bron zoals koolstofdioxide. Cyanobacteriën gebruiken bijvoorbeeld de Calvin-cyclus. Dit mechanisme gebruikt een verbinding met vijf koolstofatomen, RuBP genaamd, om één molecuul koolstofdioxide op te vangen en een molecuul te vormen met zes koolstofatomen. Dit splitst zich in twee gelijke stukken, en de andere verlaat de cyclus als een suikermolecuul. De andere helft transformeert in een molecuul met vijf koolstofatomen, dankzij reacties met betrekking tot ATP en NADPH. Vervolgens begint de cyclus opnieuw. Andere bacteriën vertrouwen op de omgekeerde Kreb-cyclus, wat een reeks chemische reacties is die elektrondonoren (zoals waterstof, sulfide of thiosulfaat) gebruiken om organische koolstof uit de anorganische verbindingen koolstofdioxide en water te produceren.
Waarom zijn fototrofen belangrijk?

Fototrophs die fotosynthese gebruiken (fotoautotrophs genoemd) vormen de basis van de voedselketen. Andere organismen die de fotosynthese niet kunnen uitvoeren krijgen hun brandstof door foto-autotrofe organismen als voedselbron te gebruiken. Omdat ze zelf geen licht in brandstof kunnen omzetten, eten deze organismen eenvoudig de organismen die dat wel doen en gebruiken ze hun lichaam als een bron van energie. Aangezien koolstoffixatie koolstofdioxide gebruikt om brandstof in de vorm van suikermoleculen te produceren, helpen fototrofen om overtollig koolstofdioxide in de atmosfeer te verminderen.

Phototrophs kunnen zelfs verantwoordelijk zijn voor de vrije zuurstof in de atmosfeer waardoor je kunt ademen en gedijen op aarde. Deze mogelijkheid - het Great Oxygenation Event genoemd - stelt voor dat cyanobacteriën die fotosynthese uitvoeren en zuurstof vrijmaken als bijproduct uiteindelijk te veel zuurstof produceren om te worden geabsorbeerd door ijzer in de omgeving. Dit overschot werd een deel van de atmosfeer en vormde de evolutie van de planeet vanaf dat moment, waardoor het voor mensen mogelijk werd om uiteindelijk tevoorschijn te komen.