Источник углерода у паразитов

Источники углерода

Организмы, живущие за счет неорганического источника углерода (двуокиси углерода), называют автотрофными (автотрофами) (греч. autos — сам), а организмы, использующие органический источник углерода, — гетеротрофными (гетеротрофами) (греч. heteros — другой). В отличие от гетеротрофов автотрофы удовлетворяют все свои потребности в органических веществах, синтезируя их из простых неорганических соединений.

В табл. 9.1 представлены обе эти классификации — по источнику энергии и по источнику углерода. Хорошо видны их взаимоотношения. Кроме того, выявляется еще один очень важный принцип, а именно то, что хемотрофные организмы целиком зависят от фототрофных, которые поставляют им энергию, а гетеротрофные организмы полностью зависят от автотрофов, снабжающих их соединениями углерода.


Таблица 9.1. Классификация живых организмов в соответствии с основным источником углерода и энергии *

* ( Большинство организмов относится к фотоавтотрофам или хемогетеротрофам.)

Самые важные группы — фотоавтотрофы (к которым относятся все зеленые растения) и хемогетеротрофы (все животные и грибы). Если на время пренебречь некоторыми бактериями, положение еще более упростится, и можно будет сказать, что гетеротрофные организмы в конечном счете зависят от зеленых растений, доставляющих им энергию и углерод. Иногда фотоавтотрофные организмы называют голофитными (греч. holos — целый, полный, phyton — растение).

9.1. Дайте определение, что такое фотоавтотрофное питание и хемогетеротрофное питание.

Игнорируя пока две меньшие группы (см. табл. 9.1), мы должны, однако, сразу же отметить, что жизнедеятельность хемосинтезирующих организмов тоже имеет очень важное значение — это мы увидим в разд. 9.10 и 9.11.

Несколько организмов нельзя всецело отнести к какой-то одной из четырех групп. Так, например, Euglena обычно ведет себя как автотроф, но некоторые виды могут жить как гетеротрофы и в темноте, если имеется источник органического углерода. Взаимоотношения между двумя главными категориями еще лучше представлены на рис. 9.1; здесь показано также, каким образом потоки энергии и углерода включаются в общий круговорот между живыми организмами и средой. Эти вопросы имеют важное значение для экологии (гл. 12).


Рис. 9.1. Поток энергии (белые стрелки) и круговорот углерода (закрашенные стрелки) у фотоавтотрофов и хемогетеротрофов и сбалансированность фотосинтеза и дыхания. Световая энергия превращается в химическую в процессе фотосинтеза; химическая энергия используется для синтеза органических соединений из неорганических компонентов. Органические соединения служат источником углерода и энергии для хемогетеротрофов: углерод и энергия вновь высвобождаются в процессе дыхания (этот процесс идет и у растений). Всякое превращение сопровождается некоторой потерей энергии в виде тепла

Углерод высвобождается в процессе дыхания в виде СО2, а СО2 затем снова превращается в процессе фотосинтеза в органические соединения. Более подробно круговорот углерода представлен на рис. 9.2, где показана и та роль, которую играют в этом процессе хемосинтезирующие организмы.


Рис. 9.2. Круговорот углерода. Жирными стрелками показан преобладающий путь (из двух возможных). По некоторым приблизительным оценкам действительное количество углерода составляет: В океане: (в основном в составе фитопланктона): 40·10 12 кг углерода в год фиксируется в процессе фотосинтеза в виде СО2. Большая часть его затем высвобождается при дыхании. На суше: 35·10 12 кг углерода в год фиксируется при фотосинтезе в виде СО2; 10·10 12 кг углерода в год выделяется при дыхании растений и животных; 25·10 12 кг углерода в год выделяется при дыхании редуцентов; 5·10 12 кг углерода в год высвобождается при сжигании ископаемого топлива; этого количества вполне достаточно для постепенного увеличения концентрации двуокиси углерода в атмосфере и в океанах

9.2. Рассмотрите рис. 9.2. Какие типы питания представлены здесь а) на сером фоне и б) на белом фоне?

9.3. Каков общий годовой оборот углерода в природе?

В конструктивном метаболизме основная роль принадлежит углероду, поскольку все соединения, из которых построены живые организмы, — это соединения углерода. Их известно около миллиона. Прокариоты способны воздействовать на любое известное углеродное соединение, т. е. использовать его в своем метаболизме. В зависимости от источника углерода для конструктивного метаболизма все прокариоты делятся на две группы: автотрофы, к которым принадлежат организмы, способные синтезировать все компоненты клетки из углекислоты, и гетеротрофы, источником углерода для конструктивного метаболизма которых служат органические соединения. Понятия «авто-» и «гетеротрофия» характеризуют, таким образом, тип конструктивного метаболизма. Если автотрофия — довольно четкое и узкое понятие, то гетеротрофия — понятие весьма широкое и объединяет организмы, резко различающиеся своими потребностями в питательных веществах.

Наибольшая степень гетеротрофности присуща прокариотам, относящимся к облигатным внутриклеточным паразитам, т. е. организмам, которые могут жить только внутри других живых клеток. Паразитический образ жизни привел к редукции некоторых метаболических путей у этих прокариот, что и обусловило полную их зависимость от метаболизма клетки хозяина.

Другие паразитические прокариотные организмы удается выращивать на искусственных средах, но состав таких сред необычайно сложен. Они содержат, как правило, белки или продукты их неглубокого гидролиза (пептиды), полный набор витаминов, фрагменты нуклеиновых кислот и т. д. Для приготовления питательных сред такого состава используют мясные гидролизаты, цельную кровь или ее сыворотку. Формы, способные расти при создании подходящих условий вне клетки хозяина, называют факультативными паразитами.

Следующую крупную группу прокариот составляют так называемые сапрофиты — гетеротрофные организмы, которые непосредственно от других организмов не зависят, но нуждаются в готовых органических соединениях. Они используют продукты жизнедеятельности других организмов или разлагающиеся растительные и животные ткани. К сапрофитам относится большая часть бактерий. Степень требовательности к субстрату у сапрофитов весьма различна. В эту группу входят организмы, которые могут расти только на достаточно сложных субстратах (молоко, трупы животных, гниющие растительные остатки), т. е. им нужны в качестве обязательных элементов питания углеводы, органические формы азота в виде набора аминокислот, пептидов, белков, все или часть витаминов, нуклеотиды или готовые компоненты, необходимые для синтеза последних (азотистые основания, пятиуглеродные сахара). Чтобы удовлетворить потребность этих гетеротрофов в элементах питания, их обычно культивируют на средах, содержащих мясные гидролизаты, автолизаты дрожжей, растительные экстракты, молочную сыворотку.

Есть прокариоты, требующие для роста весьма ограниченное число готовых органических соединений в основном из числа витаминов и аминокислот, которые они не в состоянии синтезировать сами, и наконец, гетеротрофы, нуждающиеся только в одном органическом источнике углерода. Им может быть какой-либо сахар, спирт, кислота или другое углеродсодержащее соединение. Описаны бактерии из рода Pseudomonas, способные использовать в качестве единственного источника углерода и энергии любое из 200 различных органических соединений, и бактерии, для которых источником углерода и энергии может служить узкий круг довольно экзотических органических веществ. Например, Bacillus fastidiosus может использовать только мочевую кислоту и продукты ее деградации, а некоторые представители рода Clostridium растут только в среде, содержащей пурины. Использовать другие органические субстраты для роста они не могут. Биосинтетические способности этих организмов развиты в такой степени, что они сами могут синтезировать все необходимые им углеродные соединения.

Особую группу гетеротрофных прокариот, обитающих в водоемах, составляют олиготрофные бактерии, способные расти при низких концентрациях в среде органических веществ. Организмы, предпочитающие высокие концентрации питательных веществ, относят к копиотрофам. Если у типичных копиотрофов оптимальные условия для роста создаются при содержании в среде питательных веществ в количестве примерно 10 г/л, то для олиготрофных организмов — в пределах 1—15мг углерода/л. В средах с более высоким содержанием органических веществ такие бактерии, как правило, расти не могут и погибают.

Интересное на сайте:

Экологические стратегии выживания
Экологическая стратегия выживания – стремление организмов к выживанию. Экологических стратегий выживания множество. Например, среди растений различают три основных типа стратегий выживания, направленных на повышение вероятности выжить и .

Механизмы саморегуляции
Саморегуляция обеспечивается механизмами торможения роста численности. Таких гипотетических механизмов три: 1. при возрастании плотности и повышенной частоте контактов между особями возникает стрессовое состояние, уменьшающее рождаемость .

Источники углерода
В конструктивном метаболизме основная роль принадлежит углероду, поскольку все соединения, из которых построены живые организмы, — это соединения углерода. Их известно около миллиона. Прокариоты способны воздействовать на любое известное .

Читайте также:

  1. POS-материалы, используемые в HoReCa
  2. Анализ дебиторской и кредиторской задолженности: цели, источники информации, оценка структуры и динамики. Оптимизация расчетов.
  3. Анализ издержек обращения торговых организаций: цели, источники информации, показатели, методы расчета и анализа издержек обращения.
  4. Анализ источников финансирования: цели, источники информации, методы и приемы, оценка структуры и динамики.
  5. Анализ потоков денежных средств: цели, источники информации, оценка структуры по видам деятельности. Прямой и косвенный методы анализа.
  6. Анализ рентабельности собственного капитала: цели, источники информации, моделирование и оценка результатов. Используя данные бухгалтерской отчетности проведите анализ.
  7. Анализ трудовых ресурсов: цели, источники информации, оценка обеспеченности и эффективности их использования.
  8. Анализ финансовой устойчивости организации: цели, источники информации, определение видов финансовой устойчивости по обеспеченности запасов источниками их формирования.
  9. Антропогенные источники ионизирующих излучений
  10. Аудиторские доказательства: источники, виды доказательств, методы сбора.
  11. Бактериофаги, используемые для коррекции дисбиоза кишечника
  12. Банковская прибыль и ее источники

Типы питания у бактерий. Аутотрофы и гетеротрофы. Фото- и хемотрофия. Виды аутотрофного питания.

Аутотрофы.Это группа свободноживущих микроорганизмов, которые используют для построения своих клеток диоксид углерода, углекислоту или её соли, азота –нитраты, нитриты и другие неорганические соединения. Для их роста достаточно внесения в среду неорганических соединений, содержащ азот и др. минеральные элементы. Необходимую для синтеза органических молекул энергию аутотрофы получают аэробным или анаэробным окислением восстановленных органических соединений , например: серы, железа, аммиака, водорода, метана (хемолитоаутотрофы); или в результате трансформации лучистой энергии в химическую (фотоаутотрофы). Они обеспечивают трансформацию веществ и поток энергии в природе и являются дополнительными (к фотосинтезу) накопителями органического вещества в биосфере. Аутотрофами являются: нитрифицирующие бактерии, находящиеся в почве; серобактерии, обитающие в воде с сероводородом; железобактерии, живущие в воде с закисным железом и др.

Фототрофы- это зелёные и пурпурные серобактерии. Хемотрофы – это нитрифицирующие, железобактерии, бесцветные серобактерии и др.

Гетеротрофы.Они неспособны полностью обеспечить собственный метаболизм и нуждаются хотя бы в одном органическом соединении (обычно аминокислоты), поэтому они питаются за счёт готовых органических соединений (углеводы, спирты, аминокислоты, органические кислоты), посредством которых получают энергию для синтеза новых клеток, а также для дыхания и движения. Питающиеся готовыми органическими веществами отмерших остатков (сапрофиты — метатрофы) или остатков растений, животных и человека (симбионты).

Гетеротрофами являются: бактерии гниения и брожения, плесени и дрожжи (питающиеся мёртвой пищей) и паразиты, такие как патогенные бактерии, вирусы и бактериофаги.

Наиболее доступные источники углерода для бактерий – это углеводы и аминокислоты, что учитывают при изготовлении питательных сред. Углерод играет главную роль в строительном обмене микроорганизмов. В качестве единого источника используют углекислый газ, который находится в атмосфере, и из которого синтезируют все необходимые биополимеры. Диоксид углерода присутствует в воде, где он легко растворяется, образуя слабую угольную кислоту. Общее количество растворённых и осадочных углеродосодержащих веществ оценивается примерно в 1,8 трлн.т. Ещё переносчиком углерода является метан. Также углерод в соединении с водородом и др.элементами является одним из основных компонентов клеток растений и животных.

Дата добавления: 2015-03-29 ; Просмотров: 589 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источники: http://biologylib.ru/books/item/f00/s00/z0000009/st185.shtml, http://www.biovedia.ru/bveds-493-1.html, http://studopedia.su/15_6356_istochniki-ugleroda-ispolzuemie-mikroorganizmami.html

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *