AUTOTROFE BACTERIËN: KENMERKEN, VERSCHILLEN MET HETEROTROFEN EN VOORBEELD - BIOLOGIE - 2025

De autotrofe bacteriën zijn micro-organismen met een tamelijk complex metabolisch apparaat. Deze bacteriën zijn in staat anorganische materie te assimileren, om te zetten in organische materie, die ze vervolgens gebruiken om de biomoleculen te maken die nodig zijn voor hun ontwikkeling.

Daarom zijn deze soorten micro-organismen onafhankelijk en gedragen ze zich als vrijlevende organismen. Ze hoeven geen andere organismen binnen te vallen of dood organisch materiaal af te breken om de voedingsstoffen te krijgen die ze nodig hebben om te overleven.

Rode en groene autotrofe bacteriën. Bron: publicdomainpictures.net

Autotrofe bacteriën spelen een fundamentele rol in het ecosysteem, omdat ze de organische stof leveren die nodig is voor de ontwikkeling van andere levende wezens. Dat wil zeggen, ze vervullen vitale functies voor het behoud van ecologisch evenwicht.

Men denkt dat deze organismen de eerste levensvorm op aarde zijn; En in veel ecosystemen starten ze de voedselketen.

Autotrofe bacteriën komen voor in verschillende ecologische niches. Bijvoorbeeld modderige zeesneeuw, zoet en zout water, hete bronnen, bodems, onder andere die organisch materiaal produceren.

Kenmerken van autotrofe bacteriën

Afhankelijk van het metabolische systeem dat autotrofe bacteriën gebruiken om anorganische verbindingen op te nemen en deze om te zetten in organische verbindingen, worden ze geclassificeerd als fotoautotrofen of chemoautotrofen.

Photoautotrofen

Foto-autotrofe organismen zijn onder meer algen, planten en sommige bacteriën. Ze worden gekenmerkt door het gebruik van zonlicht als energiebron om het transformatieproces van anorganisch naar organisch materiaal uit te voeren.

In het geval van foto-autotrofe bacteriën worden deze op hun beurt onderverdeeld in zuurstofhoudende en anoxygene foto-autotrofen.

Zuurstof foto-autotrofe bacteriën

Bij dit type bacteriën vindt het fotosyntheseproces plaats, dat bestaat uit het opvangen van zonne-energie via een groen pigment genaamd bacteriochlorofyl, en het om te zetten in chemische energie.

Energie wordt gebruikt om kooldioxide uit de omgeving te halen en samen met water en minerale zouten om glucose en zuurstof te produceren. Glucose wordt gebruikt voor interne stofwisselingsprocessen en zuurstof wordt afgegeven aan de buitenkant.

Anoxygene fotoautotrofe bacteriën

Ze worden gekenmerkt doordat ze anaërobe bacteriën zijn, omdat ze geen zuurstof gebruiken bij het ademhalingsproces, zonder dat ze hierdoor worden beschadigd. Ze gebruiken ook zonlicht als energiebron. Sommige oxideren Fe ² in afwezigheid van zuurstof.

Chemoautotrofen

Chemoautotrofe bacteriën gebruiken chemische energie voor hun metabolische processen. Dit wordt verkregen door de oxidatie van anorganische verbindingen, naast het gebruik van CO2 als koolstofbron.

Gereduceerde anorganische elementen uit de omgeving zijn onder meer waterstofsulfide, elementaire zwavel, ferro-ijzer, moleculaire waterstof en ammoniak.

Hun bestaan ​​garandeert het leven van andere levende wezens, aangezien de anorganische verbindingen die ze uit de omgeving halen giftig zijn voor andere micro-organismen. Bovendien kunnen de verbindingen die door autotrofe bacteriën worden afgegeven, worden geassimileerd door sommige heterotrofe bacteriën.

Chemoautotrofe bacteriën zijn zeer talrijk. Ze leven over het algemeen in vijandige ecosystemen, dat wil zeggen dat ze extremofielen zijn.

Er zijn ook andere organismen die zich gedragen als autotrofen maar tot andere domeinen behoren. Bijvoorbeeld Archaea-domein (methanogenen en thermoacidofielen). Omdat het echter geen normale bacteriën zijn, worden ze in dit artikel niet behandeld.

Autotrofe bacteriën worden ingedeeld in halofielen, zwaveloxidatiemiddelen en -reductiemiddelen, nitrificeerders, ijzerbacteriën en anammox-bacteriën.

Halofielen

Het zijn bacteriën die bestand zijn tegen hoge zoutconcentraties. Deze bacteriën zijn meestal strikte of extreme halofielen. Ze leven in mariene omgevingen, zoals de Dode Zee.

Zwaveloxidatiemiddelen

Ze staan ​​ook bekend als sulfoxiderende bacteriën. Deze micro-organismen halen anorganische zwavel uit de omgeving om het te oxideren en hun eigen metabolische producten te maken.

Dat wil zeggen, ze vangen het waterstofsulfide (geurend gas) op dat wordt gegenereerd door de afbraak van organische verbindingen die sulfaat bevatten, uitgevoerd door anaërobe heterotrofe bacteriën.

Sulfoxiderende bacteriën zijn aërobe chemoautotrofen en zetten waterstofsulfide om in elementaire zwavel.

Ze zijn bestand tegen hoge temperaturen, leven in extreme ecologische niches zoals actieve vulkanen, hete bronnen of oceanische hydrothermale ventilatieopeningen, en in pyriet (ijzersulfidemineraal) afzettingen.

IJzeren bacteriën

Ze zijn te vinden in ijzerrijke bodems, rivieren en grondwater. Deze soorten bacteriën nemen ijzerionen en soms mangaan in hun gereduceerde toestand op en oxideren ze, waarbij ijzer- of mangaanoxide wordt gevormd.

IJzeroxide geeft het substraat waarin deze bacteriën leven een karakteristieke rood-oranje kleur.

Nitrificeerders

Het zijn bacteriën die verantwoordelijk zijn voor het oxideren van gereduceerde anorganische stikstofverbindingen, zoals ammonium of ammoniak, om ze om te zetten in nitraat.

Ze zijn te vinden op de grond, in zoet water en in zout water. Ze ontwikkelen zich volledig waar er een hoge mate van eiwitafbraak is, met als gevolg de productie van ammoniak.

Anammox-bacteriën

Het zijn bacteriën die het ammoniumion en nitriet anaëroob oxideren en stikstofgas vormen.

Verschillen tussen autotrofe en heterotrofe bacteriën

Levensstijl

Alle soorten autotrofe bacteriën (fotoautotrofen en chemoautotrofen) leven vrij, een eigenschap die ze gemeen hebben met fotoheterotrofen, terwijl chemoheterotrofen hun voedingsstoffen moeten verkrijgen door organismen van een ander type te parasiteren.

Aan de andere kant verschillen chemoautotrofe bacteriën van chemoheterotrofen door de habitat waarin ze zich ontwikkelen. Chemoautotrofe bacteriën leven vaak onder extreme omgevingsomstandigheden, waar ze anorganische elementen oxideren die giftig zijn voor andere micro-organismen.

Daarentegen leven chemoheterotrofe bacteriën meestal in hogere organismen.

Voeding

Autotrofe bacteriën gebruiken anorganisch materiaal om organische verbindingen te synthetiseren. Ze hebben alleen water, anorganische zouten en kooldioxide nodig als koolstofbron om te leven.

Terwijl heterotrofe bacteriën voor hun groei en ontwikkeling een koolstofbron nodig hebben uit reeds gemaakte complexe organische verbindingen, zoals glucose.

Microscopisch onderzoek

Het tellen van autotrofe bacteriën uit sommige ecosystemen kan worden uitgevoerd met behulp van de op epifluorescentie gebaseerde microscopiemethode.

Deze techniek maakt gebruik van fluorochroom zoals primuline en excitatiefilters voor blauw en ultraviolet licht. Autotrofe bacteriën verschillen van heterotrofen doordat ze helder wit-blauw gekleurd zijn, zonder de autofluorescentie van het bacteriochlorofyl te maskeren, terwijl heterotrofen niet kleuren.

Ziekte producenten

Autotrofe bacteriën zijn saprofyten en veroorzaken geen ziekten bij de mens, omdat ze geen hogere organismen hoeven te parasiteren om te leven.

De bacteriën die infectieziekten bij mensen, dieren en planten veroorzaken, behoren daarentegen tot de groep van heterotrofe bacteriën, met name chemoheterotrofen.

Voorbeelden van autotrofe bacteriesoorten

Zuurstof foto-autotrofen

In deze classificatie zijn cyanobacteriën. Dit zijn de enige prokaryote cellen die zuurstof fotosynthese uitvoeren.

Het zijn in het water levende bacteriën, de meest voorkomende zijn de geslachten Prochlorococcus en Synechococcus. Beiden maken deel uit van het mariene picoplankton.

De geslachten Chroococcidiopsis, Oscillatoria, Nostoc en Hapalosiphon zijn ook bekend.

Anoxygene fotoautotrofen

In deze classificatie zijn:

- De niet-zwavelhoudende paarse of rode bacteriën Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter sphaeroides, Rhodomicrobium vannielii. Ze kunnen zich echter ook fotoheterotroof ontwikkelen.

- Paars of zwavelachtig rood: Chromatium wijnenum, Thiospirillum jenense, Thiopedia rosea.

- Niet-zwavelhoudende groenten: Chloroflexus en Chloronema.

- Zwavelhoudende groenten: Chlorobium limicola, Prosthecochloris aestuarii, Pelodictyon clathratiforme.

- Heliobacterium modesticaldum.

Chemoautotrofen

Kleurloze zwavelbacteriën

Voorbeelden: Thiobacillus thiooxidans, Hydrogenovibrio crunogenus.

Stikstofbacteriën

Voorbeelden: bacteriën van de geslachten Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter en Nitrococcus.

IJzeren bacteriën

Voorbeelden: Thiobacillus ferrooxidans, Actidithiobacillus ferrooxidans en Leptospirilum ferroxidans.

Waterstofbacteriën

Ze gebruiken moleculaire waterstof om hun vitale processen uit te voeren. Voorbeeld waterstofbacteriën.

Anammox-bacteriën

Voorbeelden van zoetwaterstammen: Brocadia, Kuenenia, Jettenia, Anammoxoglobus.

Voorbeeld van een zoutwaterstam: Scalindua.

Referenties

1. Henao A, Comba N, Alvarado E, Santamaría J.Autotrofe en heterotrofe bacteriën geassocieerd met modderige zeesneeuw op riffen met continentale afvoer. Univ.Sci.2015, 20 (1): 9-16.
2. "Methanogenese." Wikipedia, de gratis encyclopedie. 28 november 2018, 19:53 UTC. 5 mei 2019, 21:11, beschikbaar op: es.wikipedia.org.
3. Anammox. Wikipedia, de gratis encyclopedie. 24 december 2016, 12:22 UTC. 5 mei 2019, 21:13, es.wikipedia.org
4. Gastón J. Eliminatie van sulfaten in een anaëroob-aërobe reactor met bewegend bed. Scriptie om in aanmerking te komen voor de graad van Master in Environmental Engineering. 2088, Institute of Engineering UNAM. Beschikbaar op: ptolomeo.unam
5. Nitrificerende bacteriën. Wikipedia, de gratis encyclopedie. 16 november 2018, 15:13 UTC. 5 mei 2019, 22:21
6. Corrales L, Antolinez D, Bohórquez J, Corredor A. Anaërobe bacteriën: processen die bijdragen aan de duurzaamheid van het leven op aarde. NIET GAAN. 2015; 13 (23): 55-81. Beschikbaar op: scielo.org.