Cosa sono gli autotrofi?
Gli autotrofi sono organismi in grado di produrre il proprio cibo. Per la maggior parte, questo si ottiene utilizzando energia luminosa, acqua e anidride carbonica. Invece di usare l’energia del sole, alcuni useranno l’energia chimica per produrre il proprio cibo.
Tutti gli autotrofi utilizzano materiale non vivo (fonti inorganiche) per produrre il proprio cibo., A causa della loro capacità di produrre il proprio cibo, gli autotrofi sono anche comunemente considerati produttori primari e occupano quindi la base della catena alimentare. Variano ampiamente da quelli trovati sulla terra (suolo) a quelli che vivono in ambienti acquatici.,d=”92bf61201a”>
Some examples include:
- Algae
- Cyanobacteria
- Maize plant
- Grass
- Wheat
- Seaweed
- Phytoplankton
* Foodchain – Food chain refers to a linear sequence through which food energy istransferred when one organism consumes another., Questa catena è divisa indiversi livelli trofici / nutrizionali.
Poiché gli autotrofi non dipendono dalla materia organica e sono in grado di produrre il proprio cibo da fonti inorganiche, lorooccupano la base della catena alimentare (primo livello trofico / nutrizionale) conherbivori e carnivori (così come onnivori) che occupano rispettivamente il secondo e il terzolivelli trofici.,
Tipi di autotrofi
Mentre ci sono un’ampia varietà di organismi che sono classificati come autotrofi, ci sono due tipi principali basati su come producono il loro cibo. Questi organismi vivono in ambienti diversi eutilizzare diversi meccanismi (e materiale) per produrre energia.,
The two types are:
- Photoautotroph
- Chemoautotroph
Phototrophs/Photoautotrophs
Basically, phototrophy involves the use of lightenergy (from the sun) for photosynthesis., Qui, l’energia luminosa ottenuta dal sole viene utilizzata per produrre materiale alimentare (materiale organico) da anidride carbonica e acqua.
La maggior parte degli organismi che utilizzano questo metodo per produrre cibo havechloroplast (membrana legata) così come un nucleo legato alla membrana. In quanto tali, sonoorganismi eucariotici.
Ci sono vari procarioti che sono anchecapibile della fotosintesi. Questo include un numero di batteri.,
Examples ofphototrophs/photoautotroph include:
- Higher plants (maize plant,trees, grass etc)
- Euglena
- Algae (Green algae etc)
- Bacteria (e.g.,Cianobatteri)
* Tutti photoautotrophs hanno clorofilla (otherequivalent pigmenti che permettono di assorbire l’energia della luce) che permette loro tocapture l’energia della luce
* Cianobatteri sono l’unico tipo di bacteriathat in grado di produrre ossigeno durante la fotosintesi, mentre altri batteri in grado di ragioni per questo verrà spiegato in dettaglio di seguito)
Phototrophs e Fotosintesi
Come detto, tutti photoautotrophs hanno clorofilla.,Mentre alcuni come cianobatteri non possono avere un cloroplasto che contiene thechlorophyll, loro hanno clorofilla in luogo per catturare energia di luce per essere usedfor fotosintesi.
Nelle piante superiori, la fotosintesi ha luogo inlo strato mesofilico della foglia in cui si trovano i cloroplasti. L’anidride carbonica richiesta per la fotosintesi entra nello strato di mesofilla e nel cloroplasto attraverso piccole aperture sulle foglie note come stomi.,
In genere, queste aperture si trovano sul lato inferiore delle foglie per ridurre al minimo la perdita di acqua durante la traspirazione. Mentre l’anidride carbonica viene assorbita attraverso gli stomi, l’acqua è assorbita attraverso l’osmosi dal terreno (da peli radicali specializzati). L’acqua èquindi trasportato alle foglie(e ad altre parti della pianta) attraverso lo xilema (uno dei tessuti vascolari delle piante).
All’interno del cloroplasto, la clorofilla si trova nella membrana più interna nota come membrana tilacoide., Questo pigmento cattura / assorbe le lunghezze d’onda rosse e blu della luce (spettri visibili) che producono l’energia necessaria per la fotosintesi.,
Maggiori informazioni su Cloroplasti qui
Breve Riassunto della Fotosintesi
Fotosintesi avviene in due fasi principali, theseinclude:
Luce-Dipendente Fase Luce Dipendente Reazioni)
Questa è la prima fase del photosynthesisand avviene nella membrana tilacoide del cloroplasto.,
Qui, twophotosystems conosciuto come Photosystem I e Photosystem II (PSI e PSII) hanno avariety dei pigmenti compreso la molecola della clorofilla che assorbono l’energia leggera.Ciò fornisce l’energia necessaria per spostare gli elettroni dalle molecole d’acqua attraversoi fotosistemi per produrre NADPH (Nicotinamide adenina dinucleotide fosfato)e ATP (Adenosina trifosfato).
La prima fase della fotosintesi è riferita alla luce dipendente perché avviene solo in presenza di luce solare.,Lo scopo principale di questa fase è convertire l’energia luminosa dal sole in energia chimica (ATP e NADPH). Usando questa energia chimica, le piante sono in grado di sintetizzare materiale organico come gli zuccheri.
Reazioni indipendenti dalla luce
Nelle piante, le reazioni indipendenti dalla luce si svolgono in assenza di luce solare. Poiché la prima fase (reazioni dipendenti dalla luce)ha prodotto con successo energia sotto forma di ATP e NADPH, la luce solare non è più necessaria dato che queste fonti di energia forniscono l’energia richiestaper la sintesi dello zucchero., Qui, il ciclo di Calvin è usato per descrivere la luce-indipendentereazioni.
Nel ciclo di Calvin, l’anidride carbonica si combina con ribulosio-1, 5-bisfosfato (RuBP) in presenza di RuBPcarboxilasi / ossigenasi, enzima (RuBisCo) per produrre duemolecole di acido 3-fosfoglicerico (3-PGA) che è un tre-composto di carbonio.Questo è il primo stadio della reazione indipendente dalla luce ed è noto come carbonfissazione.
La seconda fase è nota come riduzione e richiede ATP e NADPH., In questa fase, le due fonti di energia forniscono l’energia necessaria per convertire l’acido 3-fosfoglicerico in gliceraldeide-3-fosfato (G3P) che è uno zucchero a tre atomi di carbonio.
Infine, nel terzo stadio noto come rigenerazione, alcune molecole di gliceraldeide-3-fosfato vengono utilizzate per produrre molecole di zucchero(glucosio) mentre altre vengono riciclate per rigenerare il RuBP per ulteriori reazioni. Questo stadio è alimentato da ATP che funge da fonte di energia.,
Chlorophyll
For photoautotrophs, chlorophyll is a veryimportant pigment. This is because it helps capture sunlight that is then usedduring photosynthesis. All organisms that carry out photosynthesis havechlorophyll.,
Ci sono due tipi principali di clorofilla, tra cui:
Clorofilla – Clorofilla a è la più comune chlorophylland possono essere trovati nella maggior parte dei photoautotrophs includingcyanobacteria, piante superiori e alghe. La clorofilla (a) cattura la luce blu-violae arancione-rossa (a 675nm) mentre riflette la luce verde (quindi appare di colore verde). L’energia da queste lunghezze d’onda viene quindi utilizzata per la fotosintesi.,
Clorofilla b-La clorofilla b è comune nelle alghe e nelle piantee cattura la luce verde (a 640 nm). Negli organismi in cui si trova,clorofilla b passa energia dalla luce alla clorofilla a agendo così tocomplement clorofilla a. È particolarmente utile quando c’è poco lightgiven che assorbe uno spettro più ampio di clorofilla a. Di conseguenza, è prodotto in abbondanza durante i casi in cui la luce solare è limitata.,
* a Seconda della quantità di luce disponibile,la clorofilla può essere ossidati per produrre la clorofilla b
Anoxygenic Fotosintesi
Durante la fotosintesi, photoautotrophs usecarbon carbonica e acqua per produrre molecole di zucchero e ossigeno. Questa reazioneè alimentato dall’energia luminosa (l’energia luminosa viene utilizzata per produrre energia chimica).,
la Fotosintesi può essere presentata utilizzando la seguente formula:
6CO2 (biossido di carbonio) + 6H2O (acqua) C6H12O6(glucosio, zucchero) + 6O2 (ossigeno)
Questa reazione è comune tra molti higherplants, alghe come cianobatteri. Mentre i cianobatteri sono in grado di produrre ossigeno e zucchero come prodotto finale, altri batteri non sono in grado di produrre ossigeno., Di conseguenza, i cianobatteri sono gli unici batteri che hanno dimostrato di essere in grado di produrre ossigeno durante la fotosintesi.
Batteriiche non producono ossigeno durante la fotosintesi sono noti classificati come anaerobi obbligati mentre producono attraverso un processo riferito alla fotosintesi asanossigenica.,
Alcuni degli organismi che utilizzano questo meccanismo toproduce includono:
- La viola batteri
- Verde batteri di zolfo
- Heliobacteria
- Chloroflexi
Mentre questi organismi utilizzano l’energia della luce toproduce la loro energia, non utilizzare l’acqua come sorgente di protoni.Piuttosto, tali gas come l’idrogeno solforato sono usati per la riduzione., Per taliorganismi come i batteri dello zolfo verde, tali pigmenti come la batterioclorofilla (a) e (b) assorbono l’energia luminosa che viene poi utilizzata o la reazione di fotosintesi.
Chemotrofi
Mentre i fotoautotropi ottengono la loro energia dal sole, i chemotrofi non hanno bisogno del sole e quindi ottengono la loro energia da varie molecole disponibili nel loro ambiente.
I chemotrofi sono divisi indue gruppi tra cui chemioorganotrofi (utilizzano molecole organiche come fonte di energia) e chemolitotrofi che utilizzano molecole inorganiche., Qui, ci concentreremo su chemolitotrofi dato che non usano molecole organiche per produrre energia.
Questi organismi sono noti anche come litotrofi e includono vari batteri tra cui i batteri nitrificanti e batteriafound in vermi tubo nel livello del mare profondo. Mentre questi organismi vivono in ambienti dove non c’è luce solare, c’è sufficiente materiale inorganico per la biosintesi.
Essenzialmente, la biosintesi comporta l’ossidazionedel materiale inorganico., Qui, chemolithotrophs (celle) prendono in electrondonor (ferro, zolfo elementare e solfuro di idrogeno ecc) che sono poi ossidati per produrre energia.
Ad esempio, l’ossidazione dell’idrogeno solforato produce elettroni trasportati attraverso la catena di trasporto degli elettroni per la fosfolirazione ossidativa che produce energia ATP. L’energia chimica in forma di ATP viene quindi utilizzata nella biosintesi per fissare il carbonio al fine di produrre composti organici.,
* Questo processo è diverso dalla fotosintesi dove gli autotrofi sono in grado di produrre la propria energia utilizzando l’energia del sole (luce solare). Poiché i chemolitotrofi non hanno accesso alla luce solare, devono fare affidamento su materiale inorganico nel loro ambiente.
Importanza
Come detto, autotrofi sono primarie producersand quindi occupano la base della catena alimentare al primo livello trofico.,Questo li rende molto importanti in natura, dato che ogni altro organismo che non è un produttore primario si basa su di loro per la loro sopravvivenza. Ad esempio, gli erbivori si affidano alle piante per la loro energia e mangiano varie piante (erba,mais, foglie ecc.)
I carnivori e gli onnivori dipendono dalle piante e dalla carne come fonte di cibo e di energia. Senza gli autotrofi, che sono i produttori primari, tutti questi altri organismi ai livelli trofici più alti non sopravviverebbero perché la catena alimentare nel suo complesso dipende dai produttori primari.,
Oltre ad essere semplicemente la fonte di cibo e di energia, sono importanti anche in altri modi. TheThioautotrophic batteri che vivono nel verme tubo gigante (Riftia pachyptila)utilizza solfuro di idrogeno (ossidazione) per produrre NADPH e ATP che viene poi utilizzato asintesi materiale organico. Questo è usato come fonte di energia dal verme.
Questa è una relazione simbiotica che permette ai due organismi di vivere e di avvantaggiarsi a vicenda., Qui, quindi, questo tipo di autotrofia avvantaggia gli organismi che vivono in ambienti difficili come il mare profondo.,div id=”77e249cdf7″>
Differenza tra Eterotrofi e Autotrofi
Ci sono un certo numero di differenze betweenheterotrophs e autotrofi, questi includono:
Autotrofi (per la maggior parte) utilizzare inorganicmaterial per produrre composti organici mentre eterotrofi non – Whereasthey uso di tale materiale, come anidride carbonica e acqua per produrre suchorganic composti a base di glucosio, eterotrofi sono semplicemente i consumatori che requireorganic materiale (composti organici) come la loro fonte di energia.,
Gli autotrofi (fototrofi) hanno cloroplasti orchlorofilla o l’equivalente dei pigmenti clorofilliani mentre gli eterotrofi non lo fanno – Hanno bisogno di questi pigmenti allo scopo di assorbire l’energia luminosa perfotosintesi.
Poiché gli eterotrofi non possono eseguire questo processo,non hanno né richiedono questi pigmenti., Gli autotrofi che non usano lightenergy non hanno questi pigmenti, ma possono usare materiale inorganico per produrre il loro cibo come fonte di energia
Anidride carbonica-la maggior parte degli autotrofi ha bisogno di biossido di carbonio per sintetizzare il proprio cibo come fonte di energia. Cioè, l’anidride carbonica è per la maggior parte la fonte di carbonio che è necessaria per produrremolecole a base di carbonio (molecole organiche come il glucosio).,
Anidride carbonicanon ha lo stesso scopo negli eterotrofi come esseri umani, mucche o suiniecc (in tali eterotrofi, l’anidride carbonica aiuta con funzioni come la vasodilazioneecc).,
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Alan R. Hemsley and Peter Robert Bell. GreenPlants: Their Origin and Diversity. Originally published: 28 September 2000.
Beale, Samuel I., “Enzymes of ChlorophyllBiosynthesis.” Photosynthesis Research 60 (1999): 43-73.
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