Alai

Prokaryoottien aineenvaihdunta

Kuten kaikki elävät olennot, prokaryootitkin tarvitsevat energiaa ja hiiltä. Ne täyttävät nämä tarpeet monin eri tavoin. Itse asiassa prokaryooteilla on lähes kaikki mahdolliset aineenvaihduntatyypit. Ne voivat saada energiaa valosta (photo) tai kemiallisista yhdisteistä (chemo). Ne voivat saada hiiltä hiilidioksidista (autotrofiset) tai muista elävistä olennoista (heterotrofiset). Useimmat prokaryootit ovat kemoheterotrofeja. Ne ovat riippuvaisia muista eliöistä sekä energian että hiilen saamiseksi. Monet hajottavat orgaanisia jätteitä ja kuolleiden organismien jäänteitä. Niillä on tärkeä rooli hajottajina, ja ne auttavat hiilen ja typen kierrättämisessä. Fotoautotrofit ovat tärkeitä tuottajia. Ne ovat erityisen tärkeitä vesiekosysteemeissä.

Prokaryoottien luokittelu aineenvaihdunnan perusteella

Prokaryoottien ryhmittelyyn voidaan käyttää kahta tärkeintä ravinnontarvetta. Nämä ovat (1) hiiliaineenvaihdunta, niiden hiilen lähde solujen sisäisten orgaanisten molekyylien rakentamiseen, ja (2) energia-aineenvaihdunta, niiden kasvuun käyttämä energianlähde.

Hiiliaineenvaihdunnan suhteen prokaryootit luokitellaan joko heterotrofisiksi tai autotrofisiksi:

• Heterotrofiset eliöt käyttävät hiilen lähteenä orgaanisia yhdisteitä, jotka ovat yleensä peräisin muista eliöistä.
• Autotrofiset eliöt käyttävät hiilidioksidia (CO2) ainoana tai pääasiallisena hiilen lähteenä. Monet autotrofiset bakteerit ovat fotosynteettisiä, ja ne saavat hiilensä ilmakehän hiilidioksidista. Tätä epäorgaanisen hiilen talteenottoprosessia ja sen muuttamista orgaanisiksi sokerimolekyyleiksi kutsutaan hiilensidonnaksi.

Prokaryoottien energia-aineenvaihdunta luokitellaan johonkin seuraavista:

• Fototrofiset eliöt talteenottavat valoenergiaa auringosta ja muuntavat sen kemialliseksi energiaksi solujensa sisälle.
• Kemiotrofiset eliöt pilkkovat hiilensidonnaksi joko orgaanisia tai epäorgaanisia molekyylejä tuottaakseen solulleen energiaa. Jotkut kemotrofiset eliöt voivat myös käyttää orgaanisia energiaa tuottavia molekyylejä hiilensyöttönä, jolloin ne olisivat kemoheterotrofeja.

Organismit luokitellaan tällöin seuraavasti:

• Fotoheterotrofiset eliöt ovat organismeja, jotka pyydystävät valoenergiaa muunnettavaksi kemialliseksi energiaksi soluissaan, mutta saavat hiiltä eloperäisistä lähteistä (toisista organismeista). Esimerkkejä ovat violetit rikittömät bakteerit, vihreät rikittömät bakteerit ja heliobakteerit.
• Kemoheterotrofit ovat eliöitä, jotka saavat energianlähteensä ja hiililähteensä orgaanisista lähteistä. Kemoheterotrofien on kulutettava orgaanisia rakennusaineita, joita ne eivät pysty itse valmistamaan. Useimmat saavat energiansa orgaanisista molekyyleistä, kuten sokereista. Tämä ravintotapa on hyvin yleinen eukaryooteilla, myös ihmisillä.
• Fotoautotrofit ovat soluja, jotka vangitsevat valoenergiaa ja käyttävät hiilidioksidia hiililähteenään. On olemassa monia fotoautotrofisia prokaryootteja, joihin kuuluvat syanobakteerit. Photoautotrofiset prokaryootit käyttävät samankaltaisia yhdisteitä kuin kasvit vangitakseen valoenergiaa.
• Kemoautotrofit ovat soluja, jotka hajottavat epäorgaanisia molekyylejä tuottaakseen energiaa solulle ja käyttävät hiilidioksidia hiililähteenä. Kemoautotrofeihin kuuluvat prokaryootit, jotka hajottavat rikkivetyä (H2S, ”mädän munan” hajuinen kaasu) ja ammoniakkia (NH4). Nitrosomonas, eräs maaperän bakteerilaji, hapettaa NH4+ nitriitiksi (NO2-). Tässä reaktiossa vapautuu energiaa, jonka bakteerit käyttävät. Monet kemoautotrofit elävät myös äärimmäisissä ympäristöissä, kuten syvänmeren aukkoissa (extremofiilit).

Kuvio 1. Minkälainen se on? Tämä vuokaavio auttaa määrittämään, onko laji autotrofinen vai heterotrofinen, fototrofinen vai kemotrofinen. Esimerkiksi kohdassa ”Hankkia hiiltä muualta?” kysytään, onko hiilen lähde jokin muu organismi. Jos vastaus on ”kyllä”, organismi on heterotrofinen. Jos vastaus on ”ei”, organismi on autotrofinen.

Kirjoita!

Paranna tätä sivuaOpi lisää