Autótrofos unicelulares. Organismos autótrofos y heterótrofos. Impacto antropogénico en la atmósfera y su protección.

Los organismos que son capaces de sintetizar sustancias orgánicas necesarias para la vida a partir de compuestos inorgánicos se denominan autótrofos.

Los organismos autótrofos forman la denominada producción primaria: biomasa de materia orgánica, que otros organismos utilizan posteriormente. Los autótrofos incluyen algunas bacterias y todo tipo de plantas verdes sin excepción.

Los organismos autótrofos pueden asimilar el dióxido de carbono del aire y convertirlo en compuestos orgánicos complejos. Por lo tanto, los autótrofos construyen su "cuerpo" a partir de compuestos inorgánicos. Una cascada de reacciones bioquímicas, cuyo producto final son las proteínas y otras sustancias orgánicas necesarias para la vida, requiere un consumo energético considerable. Según el método de obtención de energía, los autótrofos se subdividen en fotoautótrofos y quimioautótrofos.

Las bacterias fotoautótrofas utilizan la energía de la luz solar para sintetizar materia orgánica a partir del dióxido de carbono mediante el tipo de fotosíntesis en las plantas. Un componente importante del uitoplasma de tales microbios son los pigmentos: bacteriopurpurina, bacterioclorina, etc. La función principal de los pigmentos es absorber y acumular la energía de la luz solar. Los representantes más típicos del grupo de fotoautótrofos son las cianobacterias, las bacterias de azufre púrpura y verde.

El fenómeno de la quimiosíntesis en bacterias fue descubierto en 1888 por el destacado microbiólogo ruso S.N. Vinogradskiy (1856-1953), quien demostró que los procesos de oxidación del amoníaco en ácido nítrico y dióxido de carbono en varios compuestos orgánicos pueden ocurrir simultáneamente en las células de las bacterias nitrofantes. Dichos microorganismos comenzaron a llamarse quimioautótrofos, es decir, recibir energía como resultado de reacciones químicas. Los quimioautótrofos solo pueden existir en presencia de compuestos inorgánicos, mientras que ciertos tipos de bacterias son capaces de oxidar ciertos minerales. La única fuente de carbono para los quimioautótrofos es el dióxido de carbono. El grupo de quimioautótrofos incluye bacterias de azufre incoloras, bacterias nitrificantes, bacterias de hierro, etc. Todos los microorganismos autótrofos son formas de vida libre y no son patógenos para animales y humanos.

Sin embargo, entre los autótrofos, se encontraron microorganismos que son capaces de asimilar carbono no solo del CO2 en el aire, sino también de compuestos orgánicos. Estas bacterias se denominan mixótrofas (del latín mixi, una mezcla, es decir, un tipo de alimento mixto). Dependiendo del método de absorción de nitrógeno, los microorganismos se pueden dividir en aminoautótrofos y aminoheterótrofos.

Las amino-autoformas sintetizan proteínas a partir de compuestos minerales y del aire, principalmente bacterias del suelo. En las plantas verdes, el tipo de nutrición autótrofa se basa en el proceso de fotosíntesis. La fotosíntesis es característica tanto de las plantas superiores como de las algas y, como ya se mencionó, de las bacterias fotosintéticas. Pero la fotosíntesis ha alcanzado la mayor perfección en las plantas verdes. ¿Qué es la fotosíntesis?

Se entiende por fotosíntesis el proceso de formación de compuestos orgánicos complejos a partir de sustancias simples, necesarias para la actividad vital tanto de los propios organismos fotosintéticos como del resto de organismos, debido a la energía luminosa absorbida por la clorofila u otros pigmentos fotosintéticos. El estudio de la fotosíntesis fue iniciado por el trabajo de J. Priestley, J. Senebier, J. Ingenhaus.

J. Priestley (1733-1804) en 1771 demostró que el aire, "estropeado" por la combustión o la respiración, vuelve a ser respirable bajo la influencia de las plantas verdes. Así, se encontró que las plantas verdes son capaces de absorber dióxido de carbono (CO2) y liberar oxígeno (O2). Senebier (1742-1809) demostró que el dióxido de carbono (CO2) es una fuente de carbono para las plantas verdes, que es asimilado por estas bajo la influencia de la luz. Mayer (1814-1878) planteó la hipótesis de que las plantas son el único acumulador de energía solar en la Tierra.

En resumen, el proceso de fotosíntesis es lógico de expresar de esta manera:

6СО2 + 6Н2O - C6H12O6 + 6О2

En la segunda mitad del siglo XIX. el gran biólogo ruso K.A. Timiryazev descubrió que la clorofila es el elemento absorbente de luz de la célula vegetal. La clorofila es parte de la estructura del cloroplasto. Una célula vegetal contiene de 20 a 100 cloroplastos. Los cloroplastos están rodeados por una membrana que contiene una gran cantidad de sacos, los llamados tilacoides. Los tilacoides contienen centros fotoquímicos y componentes involucrados en el transporte de electrones y la formación de ácido adenositrifosfórico (ATP). Timiryazev también demostró una relación directa entre la intensidad de la luz y la tasa de fotosíntesis.

En 1905, apareció la hipótesis de que la fotosíntesis también podría tener lugar en la oscuridad. Así, el proceso de fotosíntesis se compone de las fases de luz y sombra. Sin embargo, la evidencia bioquímica de esta suposición fue obtenida solo en 1937 por el investigador inglés Hill. El fisiólogo y bioquímico alemán Warburg estudió en detalle las reacciones de luz y sombra. El principal resultado de este período en el estudio de la fotosíntesis es que sentó las bases del concepto de fotosíntesis como proceso redox, donde la reducción del dióxido de carbono se lleva a cabo con la oxidación simultánea del donante de hidrógeno.

En 1941, los científicos soviéticos A.P. Vinogradov estableció que la fuente de oxígeno liberado durante la fotosíntesis no es el dióxido de carbono, sino el agua. De mediados del siglo XX. El estudio de la fotosíntesis se vio facilitado por la creación de nuevos métodos de investigación (tecnología isotópica, espectroscopía, microscopía electrónica, etc.), que permitieron revelar los sutiles mecanismos de este proceso. Los más significativos durante este período son los trabajos de los científicos rusos A.N. Terenina, A.A. Krasnovsky.

El mecanismo de fotosíntesis de plantas, algas y bacterias se puede expresar esquemáticamente de la siguiente manera:

la formación de carbohidratos:

Donante de H2 y fuente de O2 - agua

Aceptador de H2 y fuente de C - CO2

la formación de aminoácidos, proteínas, pigmentos y otros compuestos:

Aceptador de H2 y fuente de N2 - NO2-4

fuente С - SO4-2

La importancia de la fotosíntesis es enorme. Como resultado de la fotosíntesis, la vegetación de la Tierra forma más de 100 mil millones de toneladas de materia orgánica cada día (aproximadamente la mitad corresponde a las plantas de los mares y océanos), asimilando alrededor de 200 mil millones de toneladas de CO2 y libera alrededor de 145 miles de millones de toneladas de oxígeno libre al medio ambiente externo.

Organismos heterótrofos

Los organismos que utilizan compuestos orgánicos preparados para su nutrición generalmente se denominan heterótrofos.

Algunos autótrofos (plantas verdes fotosintéticas) pueden asimilar pequeñas cantidades de compuestos orgánicos. Algunas plantas depredadoras (rocío de sol, pénfigo) utilizan compuestos orgánicos para la nutrición de nitrógeno y la nutrición de carbono se lleva a cabo a través de la fotosíntesis. Algunos autótrofos requieren sustancias similares a las vitaminas.

En 1933, utilizando el método de isótopos, los científicos estadounidenses confirmaron que los heterótrofos pronunciados (hongos y bacterias) son capaces de asimilar el carbono mediante la absorción de CO2. Para las bacterias heterótrofas, los compuestos orgánicos preparados sirven como fuente de carbono: azúcares, alcoholes, ácidos láctico, cítrico y acético, así como cera, fibra y almidón. Entre los microorganismos, los heterótrofos son los patógenos de fermentación (alcohólico, ácido propiónico, ácido láctico y ácido butírico), bacterias putrefactas y patógenas.

Dependiendo del sustrato utilizado, los microorganismos heterótrofos se dividen en dos grandes grupos: meta y paratrofos. Los metatrofos usan compuestos orgánicos de sustratos muertos. Este grupo incluye principalmente bacterias putrefactas. Los paratrofos usan compuestos orgánicos de organismos vivos. Son estos microorganismos los que suelen causar enfermedades infecciosas en humanos, animales y plantas.

Los heterótrofos usan aminoácidos preparados como fuente de nitrógeno: esta ruta de nutrición se llama aminoheterótrofo. Los animales y los humanos son heterótrofos estrictos. Se caracterizan por un tipo de alimento desnudo. La ingesta de nutrientes por difusión se sustituye por la formación de órganos para comer. Por ejemplo, en los protozoos, junto con la llamada forma de alimentación de los soprozoos (absorción de los alimentos por toda la superficie de la célula), también existe una forma animal, es decir. ingestión de nutrientes por pseudópodos (protrusión del citoplasma), cilios o flagelos. Los animales superiores tienen un sistema digestivo estrictamente diferenciado y organizado de manera compleja.

Una de las secciones iniciales del sistema digestivo es el aparato bucal. La estructura y función del aparato bucal en los animales es diversa y depende del tipo de alimento; distingue principalmente entre los tipos de aparato bucal que muerden, trituran y chupan. Los animales se subdividen convencionalmente en fitófagos (herbívoros) y zoófagos (carnívoros). Sin embargo, también existen formas intermedias o mixtas.

En relación con los animales, es más conveniente utilizar el término "digestión". La digestión es la etapa inicial del metabolismo en el organismo, que consiste en el hecho de que los nutrientes complejos que componen los alimentos se descomponen en partículas elementales que son capaces de participar en etapas posteriores del metabolismo. Por ejemplo, las grasas se descomponen en glicerol y ácidos grasos, las proteínas en aminoácidos, los carbohidratos en monosacáridos.

Para la escisión de sustancias complejas en el cuerpo de animales y humanos, existen varias enzimas líticas, parte de las sustancias orgánicas es escindida por microorganismos simbióticos (en el rumen de los rumiantes y el ciego humano). Distinguir entre digestión en la cavidad bucal, gástrica e intestinal. Al organizar el proceso de digestión de los alimentos en los animales y los alimentos en los seres humanos, el sistema nervioso y las glándulas endocrinas juegan un papel importante. Así, se lleva a cabo la regulación nerviosa y humoral de los procesos digestivos.

En la cavidad bucal, los alimentos se someten a un procesamiento mecánico y a la acción de una serie de enzimas, principalmente amipasa y maltasa. En el estómago, sin embargo, los alimentos sufren una transformación química significativa. Bajo la influencia del ácido clorhídrico y una gran cantidad de enzimas, la mayoría de las sustancias orgánicas complejas se descomponen. La transformación química de los nutrientes y su absorción se lleva a cabo en el intestino.

Los organismos autótrofos y heterótrofos que forman parte de la biogénesis están mutuamente interconectados por los llamados enlaces tróficos. La importancia de los vínculos tróficos en la estructura de las comunidades ecológicas es muy grande. Gracias a ellos, se lleva a cabo la circulación de sustancias en la Tierra.

Los organismos autótrofos, que asimilan sustancias inorgánicas, utilizan la energía de la luz solar o reacciones químicas, contribuyen a la formación de la llamada producción primaria: biomasa primaria o materia orgánica. La producción primaria es utilizada por organismos heterótrofos, y los fitófagos, que mencionamos un poco antes, juegan un papel importante en esto. Los fitófagos, a su vez, se convierten en víctimas de depredadores: los zoófagos. Los restos muertos de animales y plantas se vuelven a convertir en sustancias inorgánicas, debido a la influencia de factores abióticos del ambiente externo, así como organismos descomponedores y microflora putrefacta.

Autótrofos

AUTOTROPHES [de auto ... y ... trofeo (s)], autoalimentación, 1) organismos vivos que por sí mismos producen las sustancias que necesitan; 2) los organismos vivos en cuanto a las funciones que desempeñan en el proceso de intercambio de materia y energía en los ecosistemas. Algunas A. (helioautótrofos - plantas verdes, algas azul verdosas) crean materia orgánica necesaria para el crecimiento y la reproducción a partir de sustancias inorgánicas, utilizando la radiación solar como fuente de energía, otras (quimioautótrofos - algunas bacterias) - debido a la energía de reacciones químicas (quimiosíntesis ). Al componer un eslabón de productores en la cadena alimentaria (trófica), A. sirve como la única fuente de energía para los heterótrofos, que, por lo tanto, son completamente dependientes de los primeros. A veces, A. se llama litótrofos; significa que los “productos alimenticios” para A. provienen completamente del mundo de los minerales en forma de dióxido de carbono (CO 2), sulfato (O 4, nitrato NO 3) y otros componentes inorgánicos (“piedras”). ver también Heterótrofos, Consumos.

Diccionario enciclopédico ecológico. - Chisinau: oficina editorial principal de la Enciclopedia Soviética de Moldavia... I.I. Abuelo. 1989.

Autótrofos

organismos que sintetizan sustancias orgánicas a partir de compuestos inorgánicos (por regla general, de dióxido de carbono y agua), productores de ecosistemas que crean productos biológicos primarios. A. se encuentran en el primer nivel trófico de los ecosistemas y transfieren la materia orgánica y la energía que contienen a los heterótrofos: consumidores y descomponedores. La mayoría de A. son fotoautótrofos que tienen clorofila. Se trata de plantas (floración, gimnospermas, helechos, musgos, algas) y cianobacterias. Realizan la fotosíntesis con liberación de oxígeno, utilizando energía solar inagotable y respetuosa con el medio ambiente. A. quimioautótrofos (bacterias de azufre, metanobacterias, bacterias de hierro, etc.) utilizan la energía de oxidación de compuestos inorgánicos para sintetizar sustancias orgánicas. La contribución de los quimioautótrofos a la producción biológica total de la biosfera es insignificante; sin embargo, estos organismos forman la base de los ecosistemas quimioautótrofos de los oasis hidrotermales en los océanos.

EdwART. Glosario de términos y definiciones ambientales, 2010

Vea qué son los "autótrofos" en otros diccionarios:

Enciclopedia moderna

- (de auto ... y comida del trópico griego) (organismos autótrofos), organismos que sintetizan a partir de sustancias inorgánicas (principalmente agua, dióxido de carbono, compuestos de nitrógeno inorgánico) todas las sustancias orgánicas necesarias para la vida, ... ... Diccionario enciclopédico grande

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Organismos capaces de utilizar el dióxido de carbono como única o principal fuente de carbono y que poseen un sistema de enzimas para su asimilación, así como capaces de sintetizar todos los componentes de la célula. Algunos A. pueden necesitar ... ... Diccionario de microbiología

Abbr. nombre organismos autótrofos. Diccionario geológico: en 2 volúmenes. M .: Nedra. Editado por K. N. Paffengolts y otros.1978 ... Enciclopedia geológica

autótrofos- - organismos que sintetizan todas las sustancias orgánicas necesarias para la vida a partir de sustancias inorgánicas ... Un breve diccionario de términos bioquímicos

- (de auto ... y griego trophē comida, nutrición) (organismos autótrofos), organismos que sintetizan a partir de sustancias inorgánicas (principalmente agua, dióxido de carbono, compuestos de nitrógeno inorgánico) todas las sustancias orgánicas necesarias para la vida, ... ... diccionario enciclopédico

- (otro αὐτός griego en sí mismo + τροφή alimento) organismos que sintetizan compuestos orgánicos a partir de inorgánicos. Los autótrofos constituyen el primer nivel de la pirámide alimentaria (los primeros eslabones de la cadena alimentaria). Son los principales ... ... Wikipedia

autótrofos- autotrofai statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Organizmai, sintetinantys organines medžiagas iš neorganinių junginių (anglies dioksido ir vandens). atitikmenys: angl. organismos autótrofos; autótrofos vok. autotrophe ... ... Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

Organismos que sintetizan las sustancias orgánicas que necesitan a partir de compuestos inorgánicos. Los autótrofos incluyen plantas verdes terrestres (forman materia orgánica a partir del dióxido de carbono y el agua en el proceso de fotosíntesis), algas, foto y ... ... Diccionario enciclopédico biológico

En la Tierra vive una gran variedad de seres vivos. Para la conveniencia de su estudio, los investigadores clasifican todos los organismos de acuerdo con diversas características. Todos los seres vivos se dividen en dos grandes grupos: autótrofos y heterótrofos. Además, se distingue un grupo de mixótrofos: estos son organismos adaptados a ambos tipos de nutrición. En este artículo, analizaremos las características de la actividad vital de los dos grupos principales y descubriremos en qué se diferencian los autótrofos de los heterótrofos.

Los autótrofos son organismos que sintetizan de forma independiente a partir de los inorgánicos. En este grupo hay algunos tipos de bacterias y casi todos los organismos pertenecientes a En el transcurso de su vida, los autótrofos utilizan diversas sustancias inorgánicas provenientes del exterior (dióxido de carbono, nitrógeno, sulfuro de hidrógeno, hierro y otros), utilizándolos en las reacciones de síntesis de compuestos orgánicos complejos (principalmente carbohidratos y proteínas).

Como podemos ver, la principal diferencia entre heterótrofos y autótrofos es la naturaleza química de los nutrientes que necesitan. La esencia de sus procesos nutricionales también es diferente. gastan energía al convertir sustancias inorgánicas en orgánicas, los heterótrofos no gastan energía cuando se alimentan. Los autótrofos y heterótrofos se dividen además en dos grupos dependiendo de la fuente de energía utilizada (en el primer caso) y del sustrato alimentario utilizado por el segundo tipo de microorganismos.

Entre los autótrofos, se distinguen los organismos fotoautótrofos y quimioautótrofos. Los fotoautótrofos utilizan la energía de la luz solar para realizar transformaciones. Es importante tener en cuenta que en los organismos de este grupo se produce un proceso específico: la fotosíntesis (o un proceso de tipo similar). se convierte en varios compuestos orgánicos. Los quimioautótrofos utilizan energía de otras reacciones químicas. Este grupo incluye varias bacterias.

Los microorganismos heterótrofos se dividen en metatrofos y paratrofos. Los metatrofos usan organismos muertos como sustrato para compuestos orgánicos, los paratrofos usan organismos vivos.

Los autótrofos y heterótrofos ocupan ciertas posiciones en los autótrofos son siempre productores: crean materia orgánica, que luego pasa por toda la cadena. Los heterótrofos se convierten en consumidores de varios órdenes (por regla general, los animales se encuentran en esta categoría) y descomponedores (hongos, microorganismos). En otras palabras, los autótrofos y los heterótrofos forman vínculos tróficos entre sí. Esto es de gran importancia para la situación ecológica del mundo, ya que es debido a los vínculos tróficos que se lleva a cabo la circulación de diversas sustancias en la naturaleza.

Los organismos autótrofos pueden generar energía de forma independiente para todos los procesos vitales. ¿Cómo llevan a cabo estas transformaciones? ¿Qué condiciones son necesarias para esto? Vamos a averiguar.

Organismos autótrofos

Traducido del griego, "auto" significa "yo mismo" y "trophos" significa "comida". En otras palabras, los organismos autótrofos reciben energía de los procesos químicos que tienen lugar en sus organismos. A diferencia de los heterótrofos, que se alimentan solo de materia orgánica preparada.

La mayoría de los representantes del mundo orgánico pertenecen al segundo grupo. Los animales, los hongos y la mayoría de las bacterias son heterótrofos. Los organismos vegetales producen materia orgánica por sí mismos. Los virus también son un reino separado en la naturaleza. Pero de todos los signos de los organismos vivos, solo son capaces de reproducir los de su propia especie por autoensamblaje. Además, al estar fuera del organismo del huésped, los virus son absolutamente inofensivos y no muestran signos de vida.

Plantas

Los organismos autótrofos son principalmente vegetales. Ésta es su principal característica distintiva. Las sustancias orgánicas, en particular el monosacárido glucosa, se forman en Se produce en las células vegetales, en orgánulos especializados llamados cloroplastos. Estos son dos plástidos de membrana que contienen un pigmento verde. Las condiciones para la fotosíntesis también son la presencia de luz solar, agua y dióxido de carbono.

La esencia de la fotosíntesis.

El dióxido de carbono ingresa a las células verdes a través de formaciones especiales: los estomas. Constan de dos solapas que se abren para realizar este proceso. A través de ellos, se produce el intercambio de gases: el dióxido de carbono ingresa a la célula y el oxígeno, formado durante la fotosíntesis, ingresa al medio ambiente. Además de este gas, que es una de las condiciones de vida esenciales, las plantas forman glucosa. Lo utilizan como producto alimenticio para el crecimiento y desarrollo.

Para los organismos de nuestro planeta, la principal fuente de energía es la luz solar. El calor de origen volcánico, la energía de las entrañas de la corteza terrestre, etc., se puede utilizar de manera insignificante en los procesos metabólicos. Los organismos necesitan energía para sintetizar sus propias sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas (autótrofas) o de sustancias orgánicas ya preparadas (en heterótrofos) . Algunos de ellos utilizan energía luminosa para procesos de síntesis; se trata de organismos fototróficos. Otros organismos, quimiotróficos, utilizan la energía de las reacciones químicas para esto. En total, según la naturaleza de la nutrición, los organismos se dividen en grupos como autótrofos, heterótrofos y mixótrofos.

Autótrofos (del griego. "Auto" - sí mismo y "trofos" - comida, nutrición) - organismos que son capaces de sintetizar sus propias sustancias orgánicas a partir de las inorgánicas debido a la energía de la luz ( fotoautótrofos) o la energía de las reacciones químicas ( quimioautótrofos). Los autótrofos, los principales productores de materia orgánica de la biosfera, aseguran la existencia de otros organismos

mixótrofos (del griego. "Mix" - mixto y "trofos" - comida, nutrición) - organismos que tienen un tipo mixto de nutrición: en el mundo son fotosintéticos, y en condiciones desfavorables pasan a la asimilación de compuestos orgánicos. Ejemplos clásicos de mixótrofos son el verde euglena, muchas especies de diatomeas, bacterias del género. Beggiatoa y Thiothrix y etc.

Tipos de nutrición de organismos

En los sistemas biológicos, la energía existe en varias formas: química, eléctrica, mecánica, térmica y lumínica, que pueden transformarse entre sí. La fuente universal de energía en la célula es el ATP (ácido adenosina trifosfórico). En los enlaces de alta energía de este compuesto, se acumula energía química, que se libera durante el curso de las reacciones del metabolismo energético. Y solo entonces la energía del ATP se usa para proporcionar varios procesos en el cuerpo: químico (para reacciones de síntesis bioquímica), mecánico (para movimiento), eléctrico (para la formación de impulsos nerviosos), térmico (para termorregulación), luz (para bioluminiscencia), etc.

BIOLOGÍA +Bioluminiscencia (del griego. Biografía - vida y lat. Lumen - luz) - aparentemente el resplandor de los organismos vivos asociados con los procesos de su vida. Usted o Cass es el resultado de la oxidación enzimática de las proteínas luciferina por la enzima luciferasa. En este caso, la energía química se convierte en energía luminosa. La bioluminiscencia es muy común en la naturaleza y se observa entre bacterias, hongos, algas y animales. Las luces nocturnas y algunos radiolarios brillan, este fenómeno es típico de los peces de aguas profundas, que atraen a sus presas con la ayuda de la luz y la utilizan para comunicarse. (por ejemplo, pescadores de mar, tiburones cabeza aterciopelada, etc.) , En calamares de aguas profundas, insectos (por ejemplo, en luciérnagas que brillan durante la temporada de apareamiento) y etc.