Фототрофы это в биологии кратко

Обновлено: 04.07.2024

ФОТОТРО́ФЫ (от фото . и греч. τροφή – пища, питание), фотосинтезирующие организмы, использующие энергию света для биосинтеза компонентов клеток и др. энергозависимых процессов, что обеспечивает их рост и развитие. К числу Ф. относятся растения и многочисл. микроорганизмы: пурпурные и зелёные бактерии, цианобактерии, прохлорофиты (Prochlorales), некоторые галобактерии ( Halobacterium ), а также мн. протисты из разных отделов водорослей (диатомовые, эвгленовые, пирофитовые, золотистые, жёлтозелёные и др.). Фотосинтез у всех Ф. (за исключением галобактерий) осуществляется с участием хлорофиллов . У галобактерий аналогичную функцию выполняет белковый комплекс – бактериородопсин . У растений, цианобактерий и водорослей фотосинтез сопровождается выделением О₂. У ряда бактерий при фотосинтезе О₂ не образуется, поскольку вместо Н₂О в качестве доноров электронов они используют сульфиды, тиосульфат, Н₂, органич. вещества. Большинство фотосинтезирующих организмов – автотрофы, но некоторые активно ассимилируют органич. соединения и даже нуждаются для роста в их присутствии (галобактерии, отд. виды пурпурных бактерий). Мн. фототрофные бактерии усваивают молекулярный азот, активно участвуют в накоплении органич. веществ, а также в круговороте серы и азота в природе.

(фотосинтезирующие бактерии) - бактерии, использующие энергию видимого света и инфракрасных лучей для синтеза органических веществ. Фотосинтез у Ф. протекает в анаэробных либо аэробных условиях, в хроматофорах, посредством бактер. хлорофилла и дополнительных пигментов фикоэритрина и фикоциана. В качестве источника водорода для восстановления углекислого газа Ф. используют не воду, как растения, а др. восстановленные соединения, напр., сероводород. В процессе фотосинтеза Ф. не выделяют свободный кислород. Основным источником углерода в одних случаях является углекислый газ (фотоаутотрофы), в др. - органические к-ты (фотогетеротрофы).

Смотреть что такое "фототрофы" в других словарях:

ФОТОТРОФЫ — см. Автотрофы … Большой Энциклопедический словарь

фототрофы — см. Автотрофы. * * * ФОТОТРОФЫ ФОТОТРОФЫ, см. Автотрофы (см. АВТОТРОФЫ) … Энциклопедический словарь

ФОТОТРОФЫ — см. Автотрофы … Естествознание. Энциклопедический словарь

фототрофы — фототр офы, ов, ед. ч. тр оф, а … Русский орфографический словарь

ФОТОТРОФЫ — организмы, для которых источником энергии синтеза органических веществ служит свет (группа, противоположная хемотрофам); фотосинтезирующие растения, содержащие хлорофилл … Словарь ботанических терминов

Фототрофы — организмы, для которых источником энергии служит свет (группа, противоположная хемотрофам .) … Толковый словарь по почвоведению

Автотрофы — (др. греч. αὐτός сам + τροφή пища) организмы, синтезирующие органические соединения из неорганических. Автотрофы составляют первый ярус в пищевой пирамиде (первые звенья пищевых цепей). Именно они являются первичными… … Википедия

Классификация организмов по способу получения энергии — Содержание 1 Автотрофы 1.1 Фототрофы 1.2 Хемотрофы 2 Гетеротрофы … Википедия

Миксотроф — Содержание 1 Автотрофы 1.1 Фототрофы 1.2 Хемотрофы 2 Гетеротрофы … Википедия

Фототрофы – это микроорганизмы, в том числе бактерии, способные, как и растения, в качестве источника энергии использовать солнечный свет, или фотосинтезирующие микроорганизмы, использующие солнечную энергию [1] [4] .

Фототрофные прокариотические организмы, не вызывают заболевания у людей, тогда как хемотрофы не редко являются паразитическими организмами [4] .

Содержание:

Процесс фотосинтеза у бактерий

Все фотосинтезрующие бактерии содержат хлорофилл и каротиноиды. Последние, принимают участие в фотосинтезе, передавая энергию поглощаемого света бактериохлорофиллу [5] .

В основе бактериального фотосинтеза лежит превращение световой энергии, поглощенной пигментами, в химическую энергию макроэргических связей АТФ, образуемой в процессе фотофосфорилирования и используемой впоследствии для усвоения углекислого газа и процессов биосинтеза [5] .

Общие черты фотосинтеза бактерий и зеленых растений сходны. Отличие состоит в том, что у зеленых растений источником водорода служит вода, окисляемая до кислорода. В результате фотосинтеза у зеленых растений выделяется кислород [5] .

У фотолитотрофных (фотосинтезирующие бактерий, использующие в качестве доноров электронов неорганические вещества) – источником водорода для фотосинтеза является сероводород или молекулярный водород. В данном случае кислород не выделяется [5] .

Кроме того, у растений для восстановления одной молекулы углекислоты расходуется четыре кванта энергии, у бактерий – только один квант. Конечные продукты фотосинтеза у растений и бактерий одинаковы. Это соединения типа углеводов [5] .

Зеленые бактерии

1 – Chlorobium limicola

2 – Prosthecochloris aestuarii [2]

Примеры бактерий-фототрофов

К фотосинтезирующим бактериям кроме зеленых бактерий, относятся: гелиобактерии, пурпурные несеробактерии, пурпурные серобактерии [5] .

Гелиобактерии – единственные грамположительные фототрофы, способные к образованию настоящих эндоспор [3] .

Описано два вида, различающиеся морфологически:

Heliobacterium chlorum – длинные одиночные палочки (1,0х7,0–10 мкм), передвигающиеся путем скольжения;
Heliobacillus mobilis – короткие палочковидные бактерии с перитрихиально расположенными жгутиками[3] .

Гелиобактерии – облигатные (обязательные) фототрофы. Рост и развитие бактерий, данной группы возможны только на свету в анаэробных условиях. Источниками углерода для них служат органические кислоты (молочная, уксусная, масляная, пировиноградная). Фиксация углекислого газа осуществляется в цикле Кальвина. Дыхательный метаболизм отсутствует. Гелиобактерии являются активными азотфиксаторами, обитают в почвах и содовых озерах [3] .

Гелиобакерии осуществляют аноксигенный фотосинтез благодаря наличию в клетках единственного бактериохлорофилла g. У других бактерий с бескислородным типом фотосинтеза данное вещество не обнаружено. Как и у всех фотосинтезирующих бактерий в клетках гелиобактерий, кроме бактериохлорофилла g, присутствует незначительное количество каротиноидов [3] .

Несерные пурпурные бактерии – фотоорганотрофы (фотосинтезирующие организмы, использующие в качестве донора электронов органические соединения). Они входят в семейство Rhodospiriliaceae, представленное двумя родами: Rhodospirillum – клетки спиральной формы и Rhodospirillum – клетки палочковидной формы [1] .

Эта группа бактерий способна в качестве источника энергии использовать не только солнечный свет, но и аэробное окисление. На свету они развиваются только в анаэробных условиях. Развитие несерных пурпурных бактерий в темноте возможно только при наличии кислорода и серы. Они характеризуются полным набором основных дыхательных ферментов [1] .

Пурпурные серобактерии – полифилетическая группа бактерий, характеризующаяся различными морфологическими формами – кокки, палочки, спириллы. Представители группы живут в анаэробных условиях и развиваются на свету при наличии в среде сероводорода и тиосульфата натрия [1] .

Пурпурные серобактерии вырабатывают особый пигмент типа хлорофилла – бактериопурин. При помощи данного пигмента они используют световую энергию для построения органического вещества тела из углекислого газа и неорганических солей. Пурпурные серобактерии относят к фотолитотрофам [1] .

Распространение фототрофных бактерий

Фототрофные бактерии – это типичные водные микроорганизмы. Распространены они, как в пресных, так и в соленых водоемах. Очень часто встречаются в местах, где присутствует сероводород, в мелководье или на значительной глубине. В почве фототрофных бактерий мало, но при затоплении водой они развиваются очень активно [3] .

Распространение фототрофных прокариот в различных средах определяется присутствием трех основных факторов: света, молекулярного кислорода, питательной среды [3] .

Потребность в световой энергии и диапазоне длин поглощаемого света для фотосинтеза определяется набором светособирающих пигментов. Прокариоты с кислородным типом фотосинтеза поглощают свет в том же диапазоне, что и водоросли, и высшие растения [3] .

Пурпурные и зеленые бактерии, гелиобактерии – развиваются в водоемах под различной мощности слоем цианобактерий и водорослей, поглощающих свет с длиной волны до 750 нм. Фотосинтез пурпурных и зеленых бактерий, гелиобактерий, в данном случае, тесно связан со способностью цианобактерий и водорослей поглощать свет в красной и инфракрасной областях спектра за пределами поглощения хлорофиллов. Крайняя граница этой части спектра устанавливается способностью пигментов некоторых пурпурных бактерий (бактериохлорофиллов) поглощать свет с длиной волны до 1100 нм [3] .

Установлены виды фотосинтезирующих прокариотов способных успешно развиваться в водоемах на глубине до 20–30 метров за счет активности пигментов другой группы – коратиноидов [3] .

По отношению к молекулярному кислороду в числе фототрофных прокариот присутствуют строгие анаэробы, факультативные анаэробы, микроаэрофилы, организмы, образующие кислород внутриклеточно [3] .

Различия в питательных веществах, необходимых для метаболизма, так же значительны. Они варьируют от сложных пищевых потребностей до минимального уровня [3] .

1) Орфографическая запись слова: фототрофы
2) Ударение в слове: фототр`офы
3) Деление слова на слоги (перенос слова): фототрофы
4) Фонетическая транскрипция слова фототрофы : [фатадр`оф]
5) Характеристика всех звуков:
ф [ф] - согласный, твердый, глухой, парный
о [а] - гласный, безударный
т [т] - согласный, твердый, глухой, парный
о [а] - гласный, безударный
т [д] - согласный, твердый, звонкий, парный
р [р] - согласный, твердый, звонкий, непарный, сонорный
о [`о] - гласный, ударный
ф [ф] - согласный, твердый, глухой, парный
ы ы - гласный, безударный 9 букв, 8 звук

Фототрофы (от греч. photos - свет и trophe - питание) - фотосинтезирующие организмы (автографы) - фототрофные бактерии, водоросли и высшие растения. Ср. хемотрофы.

В биологии фототрофами являются бактерии, относящиеся к группе автотрофных организмов и поглощающие свет в качестве источника энергии. Свет поддерживает разнообразные метаболические процессы в микроорганизмах. Фототрофы часто используют при исследовании процессов и эволюции фотосинтеза в разных аспектах, а также в поиске путей пигментного биосинтеза и углеродного метаболизма.

Чтобы научиться отличать их от других бактерий, необходимо знать некоторые особенности, которые могут отличаться у разных типов этих организмов.

Места обитания фототрофных бактерий

Фототрофные бактерии распространены преимущественно в соленых и пресных водоемах. Чаще всего они обитают в местах с наличием сероводорода. Находиться они могут на любой глубине. Редко такие организмы встречаются в почвах, но если произойдет затопление земли, то может наблюдаться интенсивный рост находящихся в ней фототрофов.

Развитие фототрофов легко заметить даже без микроскопических исследований и постановки накопительных культур, поскольку они часто покрывают подводные объекты яркими пленками. Серные источники, бухты, лиманы, пруды и озера полны такими фототрофными скоплениями. При массовом развитии этих организмов может измениться цвет водоема, в которых они обитают. С небольшим количеством бактерий окрашиваются только некоторые слои воды. Окрашивание нескольких водных слоев обычно происходит на дне озер, где присутствует сероводород.

Описание фототрофных организмов и примеры

Фототрофные организмы еще называют фотосинтезирующими микроорганизмами. Световая энергия, которую поглощают фототрофы, помогает биосинтезу клеточных компонентов и энергозависимым процессам, обеспечивающим рост бактерий.

Фототрофы представлены:

Зелеными и пурпурными бактериями;
Гелиобактериями;
Цианобактериями;
Красными, зелеными, диатомовыми и другими водорослями.

Самыми древними фотосинтезирующими автотрофами являются зеленые и пурпурные бактерии. Именно с них начались исследования фототрофной группы. По организации своей группы они похожи с сине-зелеными водорослями. Они получили название сине-зеленых бактерий, или цианобактерий, так как они являются прокариотами. Но по фотосинтезирующей форме, составу хлорофиллов и пигментам зеленые и пурпурные серобактерии сильно отличаются от других фототрофов.

Фотосинтез происходит в хлоропластах — специальных зеленых пластидах, расположенных в клетках. Хлоропласты содержат в себе хлорофилл, являющийся пигментом, окрашивающим части автотрофов в зеленый оттенок. Процесс происходит только при наличии воды и углекислого газа, выделяющегося из живых организмов при дыхании. Большая часть фототрофов выделяет кислород, который жизненно необходим объектам живой природы.

Это интересно: что такое атф-молекула, ее функции и роль в организме.

Строение фотосинтетического аппарата большинства фототрофов включает:

Светособирающие пигменты, поглощающие световую энергию и передающую ее в реакционный центр;
Фотохимические реакционные центры, в которых электромагнитная форма энергии трансформируется в химическую;
Фотосинтетические электротранспортные системы, которые обеспечивают перенос электронов и запасают энергию в молекулах АТФ (аденозинтрифосфат).

Большая часть фототрофов представлена автотрофными организмами, поэтому их еще называют фотоавтотрофы. У них происходит фиксирование неорганического углерода. Таким организмам часто противопоставляются хемотрофы, получающие энергию в результате окислительно-восстановительных реакций, в которых окисляются доноры электронов. В фотоавтотрофных микроорганизмах может происходить синтез своих собственных продуктов питания, которые они получают из неорганических веществ под воздействием световой энергии и углекислого газа. К фотоавтотрофам относится ряд зеленых растений, цианобактерий и множество фотосинтезирующих бактерий.

Другой группой фототрофов выступают организмы, которые называют фотогетеротрофами. Для них свойственно использование света в качестве источника энергии и органических соединений как источника углерода. Синтез АТФ фотогетеротрофами происходит с помощью фотофосфорилирования. Поскольку эти бактерии не могут фиксировать бесцветный газ, построение биомолекул микроорганизма осуществляется с готовыми органическими соединениями. Группа таких фототрофов включает пурпурные и зеленые несерные бактерии, гелиобактерии, галобактерии и некоторые виды цианобактерий, способные расти гетеротрофно.

Тип питания фототрофов

Восполнение запасов энергии и нужных веществ клеточными организмами осуществляется с питанием. Все разновидности питания, которые сегодня известны науке, встречаются у бактерий. Процесс обмена веществ у живых организмов имеет практически один и тот же механизм, но у микроорганизмов имеется ряд особенностей в этом плане.

Световая энергия преобразуется фототрофными микроорганизмами в фотосинтетические пигменты, которые могут быть:

хлорофиллами. При фотосинтезе происходит выделение кислорода. Этот процесс называется кислородный или оксигенный фотосинтез. Такими процессами характеризуются цианобактерии.
бактериохлорофиллами. Пигменты, относящиеся к хлорофиллам, не выделяют кислород во время фотосинтеза. Используемый пигмент реагирует на свет с волной другой длины. Он не может поглощаться ни растениями, ни цианобактериями, ни водорослями. Аноксигенный, или бескислородный, фотосинтез характерен для пурпурных, зеленых и гелиобактерий.
бактериородопсинами. Такой пигмент фотосинтеза встречается только у галобактерий, который содержится в пурпурных мембранах.

Есть теория, что фотосинтез может осуществляться и с другим источником света. В месте подводного термального источника обнаружили серобактерии, которые обитают на глубине ниже 2 км, куда солнечный свет не может проникнуть. Есть предположение, что происходит поглощение световых волн из термального источника бактериохлорофиллом, содержащимся в серобактериях.

Главное биологическое назначение фототрофов — это обеспечение всего живого кислородом. Некоторые виды обеспечивают круговорот азота, серы и других веществ в природе. Как видно, микроорганизмы играют большую роль в этом огромном мире.

Читайте также: