Heterotrof - Heterotroph

Syklus mellom autotrofer og heterotrofer . Autotrofer bruker lys, karbondioksid (CO 2 ) og vann til å danne oksygen og komplekse organiske forbindelser, hovedsakelig gjennom fotosynteseprosessen (grønn pil). Begge typer organismer bruker slike forbindelser via cellulær respirasjon for både å generere ATP og igjen danne CO 2 og vann (to røde piler).

En heterotrofi ( / h ɛ t ər ə ˌ t r f , - ˌ t r ɒ f / ; fra gammel gresk ἕτερος heteros "andre" og τροφή trophe "ernæring") er en organisme som ikke kan produsere sin egen mat, i stedet tar næring fra andre kilder til organisk karbon , hovedsakelig plante- eller animalsk materiale. I næringskjeden er heterotrofer primære, sekundære og tertiære forbrukere, men ikke produsenter. Levende organismer som er heterotrofe inkluderer alle dyr og sopp , noen bakterier og protister , og mange parasittiske planter . Begrepet heterotrof oppstod i mikrobiologi i 1946 som en del av en klassifisering av mikroorganismer basert på deres type ernæring . Begrepet brukes nå på mange felt, for eksempel økologi i beskrivelsen av næringskjeden .

Heterotrofer kan deles opp i henhold til energikilden. Hvis heterotrofen bruker kjemisk energi, er det en kjemoheterotrof (f.eks. Mennesker og sopp). Hvis det bruker lys for energi, så er det en fotoheterotrof (f.eks. Grønne ikke-svovelbakterier ).

Heterotrofer representerer en av de to ernæringsmekanismene ( trofiske nivåer ), den andre er autotrofer ( auto = selv, trof = ernæring). Autotrofer bruker energi fra sollys ( fotoautotrofer ) eller oksidasjon av uorganiske forbindelser ( litoautotrofer ) for å omdanne uorganisk karbondioksid til organiske karbonforbindelser og energi for å opprettholde livet. Ved å sammenligne de to i grunnleggende termer, spiser heterotrofer (for eksempel dyr) enten autotrofer (for eksempel planter) eller andre heterotrofer, eller begge deler.

Detritivorer er heterotrofer som skaffer næringsstoffer ved å konsumere detritus (dekomponerer plante- og dyredeler samt avføring ). Saprotrofer (også kalt lysotrofer) er kjemoheterotrofer som bruker ekstracellulær fordøyelse ved behandling av forfallet organisk materiale; begrepet som oftest brukes for å beskrive sopp . Prosessen blir mest ofte lettes ved aktiv transport av slike materialer gjennom endocytose i det indre mycelet og dets bestanddeler hyfer .

Typer

Heterotrofer kan være organotrofer eller litotrofer . Organotrofer utnytter reduserte karbonforbindelser som elektronkilder, som karbohydrater , fett og proteiner fra planter og dyr. På den annen side bruker litoheterotrofer uorganiske forbindelser, for eksempel ammonium , nitritt eller svovel , for å skaffe elektroner. En annen måte å klassifisere forskjellige heterotrofer på er å tilordne dem som kjemotrofer eller fototrofer . Fototrofer bruker lys for å skaffe energi og utføre metabolske prosesser, mens kjemotrofer bruker energien som oppnås ved oksidasjon av kjemikalier fra miljøet.

Fotoorganoheterotrofer, som Rhodospirillaceae og lilla ikke-svovelbakterier syntetiserer organiske forbindelser ved bruk av sollys kombinert med oksidasjon av organiske stoffer. De bruker organiske forbindelser til å bygge strukturer. De fikser ikke karbondioksid og har tilsynelatende ikke Calvin -syklusen . Chemolithoheterotrophs som Oceanithermus profundus henter energi fra oksidasjon av uorganiske forbindelser, inkludert hydrogensulfid , elementært svovel , tiosulfat og molekylært hydrogen . Mixotrofer (eller fakultativ kjemolitotrof) kan bruke enten karbondioksid eller organisk karbon som karbonkilde, noe som betyr at mixotrofer har evnen til å bruke både heterotrofe og autotrofe metoder. Selv om mixotrofer har evne til å vokse under både heterotrofe og autotrofe forhold, har C. vulgaris høyere biomasse og lipidproduktivitet når de vokser under heterotrofiske forhold til autotrofe forhold.

Heterotrofer, ved å konsumere reduserte karbonforbindelser, er i stand til å bruke all energien de får fra mat (og ofte oksygen) til vekst og reproduksjon, i motsetning til autotrofer, som må bruke litt av energien til karbonfiksering. Både heterotrofer og autotrofer er vanligvis avhengige av metabolismen av andre organismer for andre næringsstoffer enn karbon, inkludert nitrogen, fosfor og svovel, og kan dø av mangel på mat som forsyner disse næringsstoffene. Dette gjelder ikke bare dyr og sopp, men også bakterier.

Flytskjema

Flytdiagram for å avgjøre om en art er autotrof, heterotrof eller en undertype

Økologi

Mange heterotrofer er kjemoorganoheterotrofer som bruker organisk karbon (f.eks. Glukose) som karbonkilde, og organiske kjemikalier (f.eks. Karbohydrater, lipider, proteiner) som elektronkilder. Heterotrofer fungerer som forbrukere i næringskjeden : de får disse næringsstoffene fra saprotrofiske , parasittiske eller holozoiske næringsstoffer . De bryter ned komplekse organiske forbindelser (f.eks. Karbohydrater, fett og proteiner) produsert av autotrofer til enklere forbindelser (f.eks. Karbohydrater til glukose , fett til fettsyrer og glyserol og proteiner til aminosyrer ). De frigjør energien til O 2 ved å oksidere karbon- og hydrogenatomer fra karbohydrater, lipider og proteiner til henholdsvis karbondioksid og vann.

De kan ødelegge organiske forbindelser ved respirasjon, gjæring eller begge deler. Fermenterende heterotrofer er enten fakultative eller obligatoriske anaerober som utfører gjæring i miljøer med lite oksygen, der produksjonen av ATP ofte er kombinert med fosforylering på substratnivå og produksjon av sluttprodukter (f.eks. Alkohol, CO
2
sulfid). Disse produktene kan deretter tjene som substrater for andre bakterier i den anaerobe fordøyelsen , og konverteres til CO 2 og CH 4 , som er et viktig trinn for karbonsyklusen for fjerning av organiske gjæringsprodukter fra anaerobe miljøer. Heterotrofer kan gjennomgå respirasjon , der ATP -produksjon er kombinert med oksidativ fosforylering . Dette fører til frigivelse av oksyderte karbon avfall, slik som CO 2 og reduserte avfall som H 2 O H 2 S, eller N- 2 O i atmosfæren. Heterotrofiske mikroberes respirasjon og gjæring står for en stor del av frigjøringen av CO 2 til atmosfæren, noe som gjør det tilgjengelig for autotrofer som kilde til næringsstoffer og planter som et cellulosesyntesesubstrat.

Respirasjon hos heterotrofer ledsages ofte av mineralisering , prosessen med å konvertere organiske forbindelser til uorganiske former. Når den organiske næringskilden som heterotrofen tar inn inneholder essensielle elementer som N, S, P i tillegg til C, H og O, blir de ofte fjernet først for å fortsette med oksidasjon av organisk næringsstoff og produksjon av ATP via respirasjon. S og N i organisk karbonkilde blir omdannet til H 2 S og NH 4 + gjennom desulfurylation og deaminering , henholdsvis. Heterotrofer tillater også defosforylering som en del av dekomponering . Omdannelsen av N og S fra organisk form til uorganisk form er en kritisk del av nitrogen- og svovelsyklusen . H 2 S dannet fra desulfurylation oksyderes videre ved lithotrophs og phototrophs mens NH 4 + dannet fra deaminering oksyderes videre ved lithotrophs med de former som er tilgjengelige for planter. Heterotroferes evne til å mineralisere essensielle elementer er avgjørende for plantens overlevelse.

De fleste opistokoner og prokaryoter er heterotrofe; spesielt er alle dyr og sopp heterotrofer. Noen dyr, som koraller , danner symbiotiske forhold til autotrofer og skaffer organisk karbon på denne måten. Noen parasittiske planter har også blitt helt eller delvis heterotrofe, mens kjøttetende planter bruker dyr for å øke nitrogentilførselen mens de forblir autotrofiske.

Dyr klassifiseres som heterotrofer ved inntak, sopp klassifiseres som heterotrofer ved absorpsjon.

Referanser