İçeriğe atla

Fototrof

Karasal ve sucul fototroflar: su üzerinde duran düşmüş bir kütükte büyüyen bitki ve yosunlar

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.

Tarihçe

Başlangıçta farklı bir anlamla kullanılan bu terim, Lwoff ve çalışma arkadaşlarından sonra mevcut tanımını aldı (1946).[1][2]

Fotootrof

İyi tanınan fototrofların çoğu ototrofiktir, bunlar fotootrof olarak da bilinir ve karbonu işleyebilir. Ortamlarındaki elektron kaynaklarının oksidasyonu ile enerjilerini alan kemotroflarla kontrast oluşturabilirler. Fotoototroflar, ışık enerjisini kaynak olarak kullanarak kendi yiyeceklerini inorganik maddelerden sentezleyebilirler. Yeşil bitkiler ve fotosentetik bakteriler fotoototroflardır. Fotoototrofik organizmalara bazen holofitik denir.[3] Bu tür organizmalar gıda sentezi için enerjilerini ışıktan alır ve ana karbon kaynağı olarak karbondioksit kullanırlar. Oksijenik fotosentetik organizmalar foton yakalamak ve suyu okside etmek için klorofil kullanır ve suyu oksitleyerek moleküler oksijene "böler"; suyun parçalanması fotoliz olayıdır. Bunun aksine, anoksijenik fotosentetik bakterilerde, ışık enerjisini yakalamak için bakteriyoklorofil (ağırlıklı olarak optik olmayan dalga boylarını emer) adı verilen bir madde vardır, su ortamlarında yaşarlar ve ışık kullanarak su yerine hidrojen sülfür gibi kimyasal maddeleri oksitlerler.

Ekoloji

Ekolojik bağlamda, fototroflar genellikle komşu heterotrofik yaşam için besin kaynağıdır. Karasal ortamlarda, bitkiler baskın çeşitlilik gösterirken, su ortamları alg (örn., Yosun), diğer protistler (öglena gibi), fitoplankton ve bakteri (siyanobakteriler gibi) gibi bir dizi fototrofik organizmayı içerir. Güneş ışığının veya yapay ışığın suya nüfuz edebileceği derinliklere kadar olan bölgelerde fotosentez meydana gelebilir, bu bölgeler fotik bölge olarak bilinir. Oksijenik fotosentez yapan prokaryotik organizmalar olan siyanobakteriler, tatlı su, denizler, toprak ve liken gibi birçok çevresel koşulda bulunur. Siyanobakteriler, bitki benzeri fotosentez yaparlar çünkü fotosentez yapan bitkilerdeki organel, endosibiyotik siyanobakteriden türetilmiştir.[4][5] Bu bakteri CO2 redüksiyon(indirgeme) reaksiyonları gerçekleştirmek için suyu elektron kaynağı olarak kullanabilir. Evrimsel olarak, siyanobakterilerin çoğu anaerobik bakteriler için toksik olduğu düşünülen oksijenli koşullarda hayatta kalma yeteneği, siyanobakteriler, bakterilerin daha verimli bir şekilde nüfuz etmesine izin verebilecek bir adaptasyon avantajı sağlamış olabilir. Fotolitoototrof, ışık enerjisi kullanan ototrofik bir organizmadır ve elektron kaynağı olarak inorganik bir bileşik (örn., H2O, H2, H2S) ve karbon kaynağı olarak CO2 kullanmaktadır.

Fotohetorotrof

Ana madde: Fotoheterotrof

Fotoototrofların aksine, fotoheterotroflar sadece enerji eldesi(fosforilasyon) için ışığa ve karbon esaslı bileşikleri(Yağ, Karbonhidrat gibi) için dış ortamdaki organik bileşiklere bağımlı organizmalardır. Fotoheterotroflar fotofosforilasyon yoluyla ATP üretir, ancak yapı ve diğer biyo-moleküller oluşturmak için çevreden elde edilen organik bileşikler kullanır.[6]

Akış şeması

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

Kaynakça

  1. ^ Lwoff, A., C.B. van Niel, P.J. Ryan, and E.L. Tatum (1946). Nomenclature of nutritional types of microorganisms. Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology (5th edn.), Vol. XI, The Biological Laboratory, Cold Spring Harbor, NY, pp. 302–303, [1] 7 Kasım 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi..
  2. ^ Schneider, С. K. 1917. Illustriertes Handwörterbuch der Botanik. 2. Aufl., herausgeg. von K. Linsbauer. Leipzig: Engelmann, [2] 3 Temmuz 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi..
  3. ^ Hine, Robert (2005). The Facts on File dictionary of biology. Infobase Publishing. s. 175. ISBN 978-0-8160-5648-4. 
  4. ^ Hill, Malcolm S. "Production Possibility Frontiers in Phototroph:heterotroph Symbioses: Trade-Offs in Allocating Fixed Carbon Pools and the Challenges These Alternatives Present for Understanding the Acquisition of Intracellular Habitats." Frontiers in Microbiology 5 (2014): 357. PMC. Web. 11 Mart 2016.
  5. ^ 3. Johnson, Lewis, Morgan, Raff, Roberts, and Walter. "Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplast." Molecular Biology of the Cell, Sixth Edition By Alberts. 6th ed. New York: Garland Science, Taylor & Francis Group, 2015. 774+. Print.
  6. ^ Campbell, Neil A.; Reece, Jane B.; Urry, Lisa A.; Cain, Michael L.; Wasserman, Steven A.; Minorsky, Peter V.; Jackson, Robert B. (2008). Biology. 8th. s. 564. ISBN 978-0-8053-6844-4. 

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.

Klorofil, çeşitli dalga boylarındaki ışıkları emerek bitkide fotosentez (özümleme) olayının meydana gelmesine sebep olan, yeşil renkli bir biyolojik pigment.

<span class="mw-page-title-main">Adenozin trifosfat</span> organik bileşi

'Adenozin trifosfat, hücre içinde bulunan çok işlevli bir nükleotittir. İngilizce Adenosine Triphosphateden ATP olarak kısaltılır. En önemli işlevi hücre içi biyokimyasal reaksiyonlar için gereken kimyasal enerjiyi taşımaktır. Fotosentez ve hücre solunumu sırasında oluşur. ATP bunun yanı sıra RNA sentezinde gereken dört monomerden biridir. Ayrıca ATP, hücre içi sinyal iletiminde protein kinaz reaksiyonu için gereken fosfatın kaynağıdır. 3 tane fosfattan oluşur.

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

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

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

Proteobakteriler (Proteobacteria), bakteriler üstaleminin ana gruplarından birisini meydana getiren ve önemli cins ve türleri içeren şubesidir. Çeşitli hastalık etmenleri ve başka çok bilinen cinsler bu gruba dahildir. Ayrıca doğada serbest yaşayan türleri ve azot fiksasyonundan sorumlu pek çok bakteri türünü de içerir. Bu grup ribozomal RNA (rRNA) dizinlerine göre tanımlanmıştır. Bakteri biçimlerinin çeşitliliğinden dolayı grup, ismini Yunan mitolojisinde yer alan, her şekle girebilen tanrı Proteus'tan almıştır.

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

Çürükçül ya da saprotrof organizmalar gıdalarını cansız maddelerden elde eder, genelde ölmüş veya çürümekte olan bitki ve hayvanların içerdiği organik bileşikleri kullanır. Saprotroflar kendi gıdalarını yapamadıkları için bir tip heterotrof sayılırlar. Aralarında mantarların çoğu, bakteriler ve protozoalar bulunur. Bazı hayvanlar ve fotosentez yapmayan bazı ender bitkilere de saprotrof olarak değinilebilir ama bunlara daha sık olarak saprofaj terimi kullanılır.

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.

<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.

<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.

<span class="mw-page-title-main">Radyotrofik mantar</span> iyonlaştırıcı radyasyonu metabolize eden mantar

Radyotrofik mantarlar, melanin pigmenti kullanarak gama ışınını büyüme için kimyasal enerjiye çeviren mantarlardır. Bu işleyişin, karbonhidratlar gibi indirgenmiş organik karbon sentezi yapan fotosentetik organizmalara benzer şekilde olduğu tahmin edilmekle birlikte, melanin içeren mantarların fotosentez gibi çok adımlı mı, yoksa kemosentez benzeri bir yol mu izlediği bilinmemektedir.

Organotrof hayvan, mantar ve insanların sindirim sisteminde yaşayan ve bakteriler gibi canlıları yiyen veya ürettikleri organik kimyasallarla beslenen organizmalardır. Adını Yunancada "besin" anlamındaki trophe kelimesinden almıştır.

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.

Fotoheterotroflar 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. Yakın zamanda yapılan araştırmalar, Doğu Eşekarısı ve bazı yaprak bitlerinin enerji kaynaklarını desteklemek için ışığı kullanabilecekleri belirtilmiştir.

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.

Metabolik atıklar veya dışkılar, metabolik süreçlerden arta kalan ve organizma tarafından kullanılamayan ve bu nedenle atılması gereken maddelerdir. Buna Azot bileşikleri, su, CO2, fosfatlar, sülfatlar vb. dahildir. Hayvanlar bu bileşikleri atık olarak ele alır. Bitkiler, bazılarını faydalı maddelere dönüştüren kimyasal "mekanizmalara" sahiptir.


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.