الكيميائي: الخصائص والأنواع
إن quimiótrofos أو chemosintéticos عبارة عن مجموعة من الكائنات الحية التي تنجو من استخدام المركبات المخفضة غير العضوية ، كمادة خام ، من حيث تحصل على الطاقة لاستخدامها لاحقًا في عملية التمثيل الغذائي في الجهاز التنفسي.
هذه الخاصية التي تمتلكها هذه الكائنات الحية الدقيقة للحصول على الطاقة من مركبات بسيطة للغاية لتوليد مركبات معقدة تُعرف أيضًا باسم التخليق الكيميائي ، لذلك أحيانًا تسمى هذه الكائنات الحية أيضًا بالتركيب الكيميائي.
ميزة أخرى مهمة هي أن هذه الكائنات الحية الدقيقة يتم تمييزها عن البقية عن طريق النمو في بيئات معدنية وخالية من الضوء تمامًا ، لذلك يطلق عليها أحيانًا الكيموليتوتروف.
ملامح
موطن
تعيش هذه البكتيريا حيث تخترق أشعة الشمس أقل من 1٪ ، أي أنها تتطور في الظلام ، دائمًا في وجود الأكسجين.
ومع ذلك ، فإن الموقع المثالي لتطوير البكتيريا التركيبية الكيميائية هي طبقات الانتقال بين الظروف الهوائية واللاهوائية.
المواقع الأكثر شيوعًا هي: الرواسب العميقة ، المناطق المحيطة بالرقعات البحرية أو في المرتفعات البحرية الواقعة في الجزء الأوسط من المحيطات ، والمعروفة باسم التلال الوسطى للمحيطات.
هذه البكتيريا قادرة على البقاء في بيئات ذات ظروف قاسية. في هذه الأماكن ، قد يكون هناك فتحات حرارية مائية تتدفق منها المياه الساخنة أو حتى منفذ الصهارة.
وظيفة في البيئة
هذه الكائنات الحية الدقيقة ضرورية في النظام البيئي ، لأنها تحول المواد الكيميائية السامة المنبعثة من هذه الفتحات إلى الغذاء والطاقة.
هذا هو السبب في أن الكائنات الكيميائية الصناعية تلعب دورًا أساسيًا في استعادة الأطعمة المعدنية وأيضًا إنقاذ الطاقة التي ستضيع في حالة أخرى.
أي أنهم يفضلون صيانة السلسلة الغذائية أو السلسلة الغذائية.
وهذا يعني أنها تشجع على نقل المواد الغذائية من خلال الأنواع المختلفة للمجتمع البيولوجي ، والتي يتغذى كل منها على ما سبق ، وهو التالي ، مما يساعد على الحفاظ على نظام بيئي في حالة توازن.
تساهم هذه البكتيريا أيضًا في إنقاذ أو تحسين بعض البيئات البيئية الملوثة بالحوادث. على سبيل المثال ، في مناطق انسكاب النفط ، أي في هذه الحالات ، تساعد هذه البكتيريا في معالجة النفايات السامة لتحويلها إلى مركبات أكثر حميدة.
تصنيف
تُصنَّف الكائنات الكيميائية التخليقية أو الكائنات الحية الدقيقة في مواد كيميائية ووترومات كيميائية.
chemoautotrophs
يستخدمون ثاني أكسيد الكربون كمصدر للكربون ، يتم استيعابهم من خلال مسار دورة Calvin وتحويله إلى مكونات خلوية.
من ناحية أخرى ، يحصلون على طاقة أكسدة المركبات البسيطة غير العضوية البسيطة ، مثل: الأمونيا (NH 3 ) ، ثنائي الهيدروجين (H 2 ) ، ثاني أكسيد النيتروجين (NO 2 -) ، كبريتيد الهيدروجين (H 2 S) ، الكبريت (S) ، ثالث أكسيد الكبريت (S 2 O 3 -) أو أيون الحديد (Fe 2+).
وهذا هو ، يتم إنشاء ATP بواسطة الفسفرة المؤكسدة أثناء أكسدة المصدر غير العضوي. لذلك ، فهي مكتفية ذاتيا ، ولا تحتاج إلى كائن حي آخر للبقاء على قيد الحياة.
chemoheterotrophs
على عكس الجزيئات السابقة ، فإنها تحصل على الطاقة من خلال أكسدة جزيئات عضوية مخفضة معقدة ، مثل الجلوكوز من خلال تحلل السكر ، الدهون الثلاثية عبر أكسدة بيتا والأحماض الأمينية عبر تبليل التأكسد. بهذه الطريقة يحصلون على جزيئات ATP.
من ناحية أخرى ، لا يمكن للكائنات الحية المغذية للكيماويات استخدام ثاني أكسيد الكربون كمصدر للكربون ، كما تفعل الكائنات المغذية الكيمائية.
أنواع البكتيريا الكيميائية
عديم اللون بكتيريا الكبريت
كما يوحي الاسم ، فهي البكتيريا التي أكسدة الكبريت أو مشتقاته المخفضة.
هذه البكتيريا هي ايروبات صارمة وهي مسؤولة عن تحويل كبريتيد الهيدروجين المنتج في تحلل المواد العضوية ، لتحويله إلى كبريتات (SO 4 -2) ، وهو مركب سوف تستخدمه النباتات في النهاية.
تحمض الكبريتات التربة إلى درجة حموضة تقارب 2 ، لأن بروتونات H + تتراكم وتتشكل حامض الكبريتيك.
يتم استخدام هذه الخاصية من قبل قطاعات معينة من الاقتصاد ، وخاصة في الزراعة ، حيث يمكنهم تصحيح الأراضي القلوية للغاية.
يتم ذلك عن طريق إدخال مسحوق الكبريت في التربة ، بحيث تعمل البكتيريا المتخصصة الموجودة (sulfobacteria) على أكسدة الكبريت وبهذه الطريقة توازن درجة الحموضة في التربة بقيم مناسبة للزراعة.
جميع الأنواع التي تتأكسد الكيميائي المؤكسد للكبريت هي سلبية الغرام وتنتمي إلى البكتيريا البروتينية. مثال على البكتيريا التي أكسدة الكبريت هو Acidithiobacillus thiooxidans.
يمكن لبعض البكتيريا أن تتراكم كبريت عنصري غير قابل للذوبان (S0) في شكل حبيبات داخل الخلية ، للاستخدام عند نفاد مصادر الكبريت الخارجية.
بكتيريا النيتروجين
في هذه الحالة ، تؤكسد البكتيريا مركبات النيتروجين المخفضة. هناك نوعان من البكتيريا النتروزية والبكتيريا النتروجينية.
السابق قادر على أكسدة الأمونيا (NH3) ، والتي يتم إنشاؤها من تحلل المواد العضوية لتحويله إلى النتريت (NO 2 ) ، وهذا الأخير يحول النتريت إلى نترات (NO 3 -) ، مركبات قابلة للاستخدام من النباتات .
أمثلة على البكتيريا النتروزية هي جنس Nitrosomonas والبكتيريا النتروجية هي جنس Nitrobacter.
بكتيريا الحديد
هذه البكتيريا حمضية ، أي أنها تتطلب درجة الحموضة الحمضية من أجل البقاء ، لأنه في درجة الحموضة المحايدة أو القلوية تتأكسد المركبات الحديدية تلقائيًا دون الحاجة إلى هذه البكتيريا.
لذلك ، لكي تؤدي هذه البكتيريا إلى أكسدة الحديد الحديدي (Fe2 +) إلى مركبات الحديديك (Fe3 +) ، يجب أن يكون الرقم الهيدروجيني للوسيط حمضيًا بالضرورة.
تجدر الإشارة إلى أن بكتيريا الحديد تقضي معظم الـ ATP المنتج في تفاعلات النقل الإلكتروني العكسي ، للحصول على طاقة الاختزال اللازمة في تثبيت ثاني أكسيد الكربون.
هذا هو السبب في أن هذه البكتيريا يجب أن تتأكسد كميات كبيرة من Fe + 2 لتتطور ، لأنه يتم إطلاق القليل من الطاقة من عملية الأكسدة.
مثال: تحول بكتيريا Acidithiobacillus ferrooxidans كربونات الحديد الموجودة في المياه الحمضية التي تتدفق عبر مناجم الفحم في أكسيد الحديد.
جميع الأنواع التي تتأكسد في مادة كيميائية مؤكسدة للحديد سلبية الغرام وتنتمي إلى البكتيريا البروتينية.
من ناحية أخرى ، فإن جميع الأنواع المؤكسدة للحديد قادرة أيضًا على أكسدة الكبريت ، ولكن ليس بالعكس.
بكتيريا الهيدروجين
تستخدم هذه البكتيريا الهيدروجين الجزيئي كمصدر للطاقة لإنتاج المواد العضوية واستخدام ثاني أكسيد الكربون كمصدر للكربون. هذه البكتيريا هي الكيمياوية المغذية.
تم العثور عليها بشكل رئيسي في البراكين. في موائلها ، لا غنى عن النيكل ، لأن جميع الهيدروجينيات تحتوي على هذا المركب كعامل مساعد معدني. هذه البكتيريا تفتقر إلى الغشاء الداخلي.
في عملية التمثيل الغذائي ، يتم دمج الهيدروجين في هيدروجين من غشاء البلازما عن طريق نقل البروتونات إلى الخارج.
وبهذه الطريقة ، ينتقل الهيدروجين الخارجي إلى الداخل بصفته هيدروجينًا داخليًا ، حيث يحول NAD + إلى NADH ، والذي يمر مع ثاني أكسيد الكربون و ATP إلى دورة Calvin.
يمكن لبكتيريا Hydrogenomonas أيضًا استخدام عدد معين من المركبات العضوية كمصادر للطاقة.
