İçeriğe atla

Fotoheterotrof

Fotoheterotroflar (Yun: photo=ışık, hetero = başkası, troph = beslenme) heterotrofik fototroflardır - yani ışığı enerji için kullanan, ancak karbondioksiti tek karbon kaynağı olarak kullanamayan organizmalardır. Sonuç olarak, karbon gereksinimlerini karşılamak için çevreden organik bileşikler alırlar; bu bileşikler arasında karbonhidratlar, yağ asitleri ve alkoller bulunur. Fotoheterotrofik organizmaların örnekleri arasında mor kükürt ve yeşil kükürt olmayan bakteriler ve heliobakteriler bulunur.[1] Yakın zamanda yapılan araştırmalar, Doğu Eşekarısı ve bazı yaprak bitlerinin enerji kaynaklarını desteklemek için ışığı kullanabilecekleri belirtilmiştir.[2]

Araştırma

Çalışmalar, memeli mitokondrilerinin ışığı yakalayabildiğini ve ışığı yakalayan bir klorofil metaboliti ile karıştırıldığında ATP'yi sentezleyebildiğini göstermiştir.[3] Bir araştırma, aynı metabolitin Caenorhabditis elegans solucanına verildiğinde, yaşam süresinde bir artışla birlikte ışığa maruz kalması üzerine ATP sentezinde artışa yol açtığını göstermiştir.[4]

Metabolizma

Fotoheterotroflar, iki yoldan biriyle ışığı kullanarak ATP üretirler: Ya bakteriyoklorofil bulunan bir reaksiyon merkezi ya da bir bakteriyorodopsin kullanırlar. Klorofil bulunan mekanizma, fotosentezdekine benzer, Işığın bir reaksiyon merkezindeki molekülleri harekete geçirdiği ve bir elektron taşıma sistemi (ETS) boyunca elektron akışına neden olduğu yerdir. Proteinlerden geçen bu elektron akışı, hidrojen iyonlarının bir zar tarafınca pompalanmasına neden olur. Bu proton düşümünde depolanan enerji, ATP sentezini yürütmek için kullanılır. Fotoototrofların aksine, elektronlar yalnızca devirli bir yolda akış gösterirler: reaksiyon merkezinden salınan elektronlar ETS'den akar ve reaksiyon merkezine geri döner. Herhangi bir organik bileşiği indirgemek için kullanılmazlar. Mor kükürt olmayan bakteriler, yeşil kükürt olmayan bakteriler ve heliobakteriler, bu fotoheterotrofi düzenini gerçekleştiren bakteri örnekleridir.

Halobakteriler, flavobakteriler ve vibriolar dahil olmak üzere diğer organizmalar, enerji kaynaklarını tamamlayan mor-rodopsin bazlı proton pompalarına sahiptir. Arkeal tasvire bakteriyorodopsin, öbakteriyel tasvire ise proteorodopsin denir. Pompa, A Vitamini türevi olan retinaya bağlı tek bir proteinden oluşur. Pompa, proteinle bağlantılı yardımcı pigmentlere (örn., Karotenoidler) sahip olabilir. Işık retinal molekülü tarafından emildiğinde molekül izomerize olur. Bu, proteinin şeklini değiştirmesini ve zar boyunca bir proton pompalamasını sağlar. Hidrojen iyon düşümünü daha sonra ATP üretmek, çözünen maddeleri zar boyunca taşımak veya bir kamçıyı hareket ettirmek için kullanılabilir. Belirli bir flavobakteri, karbondioksiti ışık kullanarak indirgemez, ancak anaplerotik tepkime yoluyla karbondioksit bağlanması için rodopsin sisteminden gelen enerjiyi kullanır. Flavobakteryum, yaşamak için indirgenmiş karbon bileşiklerine ihtiyaç duyduğundan ve sadece ışık ve CO2 ile var olamadığı için yine de bir heterotroftur. Şu reaksiyonları gerçekleştiremez:

n CO2 + 2n H2D + foton → (CH2O)n + 2n D + n H2O,

H2D olan yer su, H2S veya elektronları ve protonları redüklemeyi sağlayan başka bir bileşik / bileşikler olabilir; 2D + H2O çifti, oksitlenmiş biçimi temsil eder.

Bununla birlikte, aşağıdaki gibi reaksiyonlarda karbon sabitlenebilir:

CO2 + piruvat + ATP (fotondan) → malat + ADP +Pi

malat veya diğer faydalı moleküller, diğer bileşiklerin parçalanmasıyla elde edilir.

karbonhidrat + O2 → malat + CO2 + enerji.
Bu karbon döngüleme yöntemi, indirgenmiş karbon bileşiklerinin az olduğu ve ara dönüşümler sırasında CO2 olarak israf edilemediği, ancak güneş ışığıyla oluşturulan bol miktarda enerji bulunduğu durumlarda yararlıdır.

Akış şeması

Bir türün ototrof (kendibeslek), heterotrof (dışbeslek) veya bir alt tip olup olmadığını belirlemek için akış şeması

Ayrıca bakınız

  • Birincil beslenme grupları

Kaynakça

  1. ^ Bryant, D.A.; Frigaard, N.-U. (Kasım 2006). "Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated". Trends Microbiol. 14 (11): 488-496. doi:10.1016/j.tim.2006.09.001. PMID 16997562. 
  2. ^ Valmalette, J.C.; Dombrovsky, A.; Brat, P.; Mertz, C.; Capovilla, M.; Robichon, A. (2012). "Light-induced electron transfer and ATP synthesis in a carotene synthesizing insect". Scientific Reports. 2: 579. doi:10.1038/srep00579. PMC 3420219 $2. PMID 22900140. 
  3. ^ Zhang, Dan; Robinson, Kiera; Mihai, Doina M.; Washington, Ilyas (12 Ekim 2016). "Sequestration of ubiquitous dietary derived pigments enables mitochondrial light sensing". Scientific Reports (İngilizce). 6 (1): 1-13. doi:10.1038/srep34320 Özgürce erişilebilir. ISSN 2045-2322. 1 Kasım 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Kasım 2020. 
  4. ^ Xu, Chen; Zhang, Junhua; Mihai, Doina M.; Washington, Ilyas (15 Ocak 2014). "Light-harvesting chlorophyll pigments enable mammalian mitochondria to capture photonic energy and produce ATP". Journal of Cell Science (İngilizce). 127 (2): 388-399. doi:10.1242/jcs.134262 Özgürce erişilebilir. ISSN 0021-9533. PMID 24198392. 22 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Kasım 2020. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Biyoloji</span> canlıları inceleyen bilim dalı

Biyoloji ya da dirim bilimi, yaşamın bilimsel olarak incelenmesidir. Geniş bir kapsama sahip bir doğa bilimidir ancak onu tek ve tutarlı bir alan olarak birbirine bağlayan birkaç birleştirici teması vardır. Örneğin, tüm organizmalar, gelecek nesillere aktarılabilen genlerde kodlanmış kalıtsal bilgileri işleyen hücrelerden oluşur. Bir diğer ana tema ise yaşamın birliğini ve çeşitliliğini açıklayan evrimdir. Enerji işleme, organizmaların hareket etmesine, büyümesine ve çoğalmasına izin verdiği için yaşam için de önemlidir. Son olarak, tüm organizmalar kendi iç ortamlarını düzenleyebilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Fotosentez</span> bitki ve organizmalar tarafından ışık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürülme işlemi

Fotosentez, bitkiler ve diğer canlılar tarafından, ışık enerjisini organizmaların yaşamsal eylemlerine enerji sağlamak için daha sonra serbest bırakılabilecek kimyasal enerjiye dönüştürmek için kullanılan bir işlemdir. Bu kimyasal enerji, karbondioksit ve sudan sentezlenen şekerler gibi karbonhidrat moleküllerinde depolanır.

<span class="mw-page-title-main">Ototrof</span> genellikle ışıktan gelen enerjiyi (fotosentez) veya inorganik kimyasal reaksiyonları (kemosentez) kullanarak çevresinde bulunan basit maddelerden karmaşık organik bileşikler (karbonhidratlar, yağlar ve proteinler gibi) üreten organizma

Bir ototrof, karbondioksit gibi basit maddelerden karbon kullanarak, genellikle ışıktan (fotosentez) veya inorganik kimyasal reaksiyonlardan (kemosentez) gelen enerjiyi kullanarak karmaşık organik bileşikler üreten bir organizmadır. Abiyotik bir enerji kaynağını organik bileşiklerde depolanan ve diğer organizmalar tarafından kullanılabilen enerjiye dönüştürürler. Ototroflar canlı bir karbon veya enerji kaynağına ihtiyaç duymazlar ve karadaki bitkiler veya sudaki algler gibi bir besin zincirindeki üreticilerdir. Ototroflar karbondioksiti indirgeyerek biyosentez için organik bileşikler ve depolanmış kimyasal yakıt yapabilirler. Çoğu ototrof indirgeyici madde olarak su kullanır, ancak bazıları hidrojen sülfür gibi diğer hidrojen bileşiklerini de kullanabilir.

Kemosentez, ışık enerjisi olmadan organik madde üretilmesidir. Gereken enerji; demir, kükürt, hidrojen veya azot gibi inorganik bileşiklerin veya metanın oksitlenmesiyle elde edilir.

<span class="mw-page-title-main">Kloroplast</span> Fotosentezi gerçekleştiren bitki organeli

Kloroplast, fotosentezin gerçekleştiği sitoplazmik organeldir. Bitkilerin sadece yeşil kısımlarında bulunur. Bitkide besin ve oksijen üretilmesini sağlar. Genellikle yeşil renkli olduğu için bitkilerin çoğunun yeşil renkli olmasının temel sebebidir. Güneş enerjisini moleküler bağlar halinde saklayabilen tek yapı kloroplastlardır ve senede bu yolla dünyada 200 milyar ton organik madde üretilmektedir. Fotosentez yapma yeteneği kazanmış bir çekirdeksiz ve organelsiz ilkin hücre ve heterotrof (adrıbeslek) canlıların içerisine girerek simbiyoz yaşama uymuş bu şekilde kloroplastları meydana getirmiştir. Yani mavi algler kloroplastların evrimsel olarak atasıdır.

<span class="mw-page-title-main">Beslenme</span>

Beslenme, canlılığın gereklerini yerine getirmek için gerekli olan maddeleri, canlı dışı ortamdan edinme faaliyetine verilen isimdir.

Oksidatif fosforilasyon, canlılarda enerji kaynağı olarak kullanılan ATP sentezinde kullanılan yollardan biridir. Fosforilasyon olarak da adlandırılan ATP sentezi başlıca dört yoldan gerçekleştirilir.

<span class="mw-page-title-main">Oksijenli solunum</span> Hücresel solunum

Oksijenli solunum, organik besinlerden oksijen yoluyla ATP elde etme işidir. Hücrelerdeki bazı kimyasal tepkimelerde kullanılan enerjinin oksijen kullanılarak açığa çıkarılması demektir. Biyoloji ders kitapları sık sık hücresel solunum sırasında glikoz molekülü başına 38 ATP molekülü üretildiğini söylese de sızıntılı zarların yanı sıra mitokondriyal matrikse pirüvat ve ADP hareketinin maliyetinden dolayı %100 verim olamayacağından bu sayıya asla ulaşılmaz, mevcut tahminler glikoz başına 29 ilâ 30 ATP dolayındadır.

<span class="mw-page-title-main">Redoks</span> Atomların oksidasyon durumlarının değiştiği kimyasal reaksiyon

Redoks atomların oksidasyon durumlarının değiştiği bir tür kimyasal reaksiyondur. Redoks reaksiyonları, kimyasal türler arasında elektronların fiili veya biçimsel aktarımı ile karakterize edilir, çoğunlukla bir tür oksidasyona, diğer türler indirgemeye uğrar. Elektronun çıkarıldığı kimyasal türlerin indirgenmiş olduğu söyleniyor. Başka bir deyişle:

<span class="mw-page-title-main">Etanol fermantasyonu</span> Yan ürün olarak etanol ve karbondioksit üreten biyolojik süreç

Etanol fermantasyonu, solunumda oksijen kullanmayan canlılar için bir fermantasyon biçimidir.

Fotofosforilasyon Yaşayan canlılar sadece iki kaynaktan enerji elde edebilirler: güneş ışığı ve redoks tepkimeleri. Bütün canlılar yaşamları için gerekli değişmez ürün ATP'yi üretirler. Fosforilasyonda yüksek enerjili elektron vericisi ve düşük enerjili elektron alıcısı oluşturmak için ışık enerjisi kullanılır. Elektronlar spontan olarak vericiden alıcıya doğru elektron taşıma zinciriyle hareket ederler.

C<sub>4</sub> karbon tutulumu mekanizması

C4 karbon tutulumu mekanizması veya C4 bitkileri kara bitkilerinin fotosentezinde karbondioksiti bağlayan ve şeker oluşturan C3 karbon tutulumu mekanizması ve CAM bitkileri mekanizmaları gibi işleyen biyokimyasal mekanizmalardan biridir.

<span class="mw-page-title-main">Fotosolunum</span>

Fotorespirasyon ya da fotosolunum (Oksidatif fotosentetik karbon döngüsü veya C2 fotosentez olarak da bilinir) RuBP' nin RuBisCO enzimi tarafından oksitlendiği (oksijen ekleme-oksijenasyon) bir bitki metabolizması süreci. Bu süreçte fotosentez tarafından üretilen enerjinin bir kısmını israf edilir. Aslında arzu edilen reaksiyon, Calvin-Benson döngüsünün kilit bir basamağı olan RuBP'ye (karboksilasyon) karbon dioksit ilavesidir, ancak RuBisCO tarafından reaksiyonların yaklaşık %25'i bunun yerine RuBP'ye oksijen ekler (oksijenasyon) ve bu reaksiyonun sonucunda Calvin-Benson döngüsünde kullanılamayacak bir ürün (2-fosfoglikolat) oluşturur. Bu işlem, C3 bitkilerde fotosentez verimliliği azaltır. Fotorespirasyon, kloroplastlar, yaprak peroksizomları ve mitokondriler arasında metabolit alışverişinde bulunan karmaşık bir enzim reaksiyonları ağı içerir.

<span class="mw-page-title-main">Heterotrof</span> besinlerini kendi kendilerine sentezleyemeyen canlılar

Dışbeslenen, dışbeslek, ardıbeslek ya da heterotrof canlılar; besinlerini kendi kendilerine sentezleyemeyen canlılardır. Yaşamlarını sürdürmek için gerekli enerjiyi bu sebeple diğer dışbeslenen ya da kendibeslek canlılardan alması gerekir. Heterotrof terimi mikrobiyoloji alanında ilk kez 1946 yılında, mikroorganizmaların beslenme tiplerine göre sınıflamasında kullanılmıştır. Bugün ise terim besin zincirinin tanımlanmasında birçok alanda kullanılmaktadır.

Elektron taşıma sistemi veya elektron taşıma zinciri (İngilizce: Electron Transport System), NADH ve FADH2 gibi elektron taşıyıcılarının verdikleri elektronları ETS elemanlarında redoks tepkimelerine sokarak ATP üretimini sağlayan sistemin adıdır.Kristada bulunur.Kıvrımlı olan zar yüzeyinin genişlemesini saglar.Böylece enzimlerin etkinliklerinin artmasına olanak sağlar.Elektronlar, son elektron alıcısı oksijene varana kadar ETS elemanları boyunca taşınırlar ve enerji kaybederler. Elektronların verdiği enerji ETS elemanları tarafından protonların aktif taşınmasında kullanılır ve ETS elemanlarının üzerinde bulunduğu çift katlı fosfolipid zarının iki tarafında potansiyel fark oluşturulur. Bu potansiyel fark daha sonra ATP sentezi için kullanılır. Burada ATP sentezi H+ iyonlarının derişim farklılığına bağlı olarak dışarı pompalanır. Bu sırada ATP sentez enzimi aktifleşir ve ATP sentezlenir. ETS elemanları, ökaryotik hücrelerde mitokondri ve kloroplast organellerinde bulunur.

Karbon döngüsü, ekosistemdeki canlıların yapısını oluşturan en önemli elementlerden biri karbondur. Karbon, canlılardaki bütün organik bileşiklerin yapısında bulunur.

<span class="mw-page-title-main">Kemiosmoz</span> Hücresel solunumu sağlayan elektrokimyasal prensip

Kemiosmoz; iyonların, elektrokimyasal gradyanı azaltmak için seçici geçirgen bir zardan geçme hareketidir. Hücresel solunumdaki ATP sentezinin gerçekleşmesini sağlayan enerjinin büyük bir kısmı hidrojenlerin yaptığı bu hareketten karşılanır.

Kemotrof, içinde bulunduğu ortamdaki elektron vericisi/donörü moleküllerin oksidasyonu ile açığa çıkan elektronlardan enerji sağlayan canlıdır. Bu özellikleriyle kemotroflar, güneş enerjisini kullanarak fotosentez ile enerji elde eden fototroflardan ayrılırlar.

<span class="mw-page-title-main">Fototrof</span> Metabolik süreçlerde ışık enerjisi kullanan organizma

Fototroflar (Yunanca: φῶς, φωτός = ışık, τροϕή = beslenme) karmaşık organik bileşikler (karbonhidratlar gibi) üretmek ve bundan enerji elde etmek için foton yakalayan organizmalardır. Hücresel çeşitli metabolik süreçleri gerçekleştirmek için ışıktan gelen enerjiyi kullanırlar. Fototrofların zorunlu olarak fotosentetik olduğu yaygın bir yanılgıdır. Hepsi olmasa da birçok fototrof sıklıkla fotosentez yapar: karbon dioksiti yapısal olarak, fonksiyonel olarak veya daha sonraki katabolik süreçler için bir kaynak olarak (örneğin nişasta, şeker ve yağ şeklinde) kullanılmak üzere anabolik olarak organik maddeye dönüştürürler. Tüm fototroflar, hücrenin moleküler enerji birimini(ATP) oluşturmak adına ATP sentaz tarafından kullanılan elektrokimyasal bir devinim oluşturmak için elektron taşıma sistemini veya doğrudan proton pompalamayı kullanır. Fototroflar, ototrof ya da heterotrof olabilir. Elektron ve hidrojenin kaynağı inorganik bileşikler ise (örn. Na2S2O3, bazı mor kükürt bakterilerinde olduğu gibi veya H2S, bazı yeşil kükürt bakterilerinde olduğu gibi) bunlara litotroflar da denebilir ve bu nedenle bazı fotoototroflara fotoliotoototroflar da denir. Fototrof organizmalarına örnekler: Rhodobacter capsulatus, Chromatium, Chlorobium vb.

Bir retinalofototrof, iki farklı fotoototrof türünden biridir, bir fototrof alt sınıfıdır ve hücre uyarımlaması ve ışığı enerjiye dönüştürmek için kullandıkları ağtabaka(retina) bağlayıcı proteinler olarak adlandırılır. Tüm fotoototroflar gibi, retinalofototroflar da hücresel süreçlerini başlatmak için fotonları emer. Ancak, tüm fotoototrofların aksine, retinalofototroflar, kimyasal tepkimelerini güçlendirmek için klorofil veya bir elektron taşıma zinciri kullanmazlar. Bu, retinalofototrofların, inorganik karbonu organik bileşiklere dönüştüren temel bir fotosentetik süreç olan geleneksel karbon fiksasyonundan yoksun oldukları anlamına gelir. Bu nedenle uzmanlar, bunların fotoototrofik benzeri olan klorofototroflardan daha az verimli olduğunu düşünüyor.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.