Οι οργανισμοί που χρησιμοποιούν τη φωτοσύνθεση

Μερικοί οργανισμοί είναι ικανοί να συλλάβουν την ενέργεια από το φως του ήλιου και να την χρησιμοποιούν για να παράγουν οργανικές ενώσεις. Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως φωτοσύνθεση, είναι απαραίτητη για τη ζωή καθώς παρέχει ενέργεια και για τα δύο των παραγωγών και των καταναλωτών. Οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί, επίσης γνωστοί ως φωτοαυτοτράτες, είναι οργανισμοί που είναι ικανοί φωτοσύνθεσης. Μερικοί από αυτούς τους οργανισμούς είναι υψηλότεροι φυτά, μερικοί protists (φύκια και euglena), και βακτήρια.

Σε φωτοσύνθεση, η ενέργεια φωτός μετατρέπεται σε χημική ενέργεια, η οποία αποθηκεύεται με τη μορφή γλυκόζης (ζάχαρης). Οι ανόργανες ενώσεις (διοξείδιο του άνθρακα, νερό και ηλιακό φως) χρησιμοποιούνται για την παραγωγή γλυκόζης, οξυγόνου και νερού. Οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί χρησιμοποιούν άνθρακα για τη δημιουργία οργανικών μορίων (υδατάνθρακες, λιπίδια, και πρωτεΐνες) και να οικοδομήσουν βιολογική μάζα. Το οξυγόνο που παράγεται ως ένα δι-προϊόν της φωτοσύνθεσης χρησιμοποιείται από πολλούς οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων

Φωτοσύνθεση σε φυτά εμφανίζεται σε εξειδικευμένες οργανίδια που ονομάζεται χλωροπλάστες. Οι χλωροπλάστες βρίσκονται στο φυτό φύλλα και περιέχουν τη χρωστική ουσία χλωροφύλλη. Αυτή η πράσινη χρωστική απορροφά την φωτεινή ενέργεια που απαιτείται για τη φωτοσύνθεση. Οι χλωροπλάστες περιέχουν ένα σύστημα εσωτερικής μεμβράνης που αποτελείται από δομές που ονομάζονται θυλακοειδή που χρησιμεύουν ως θέσεις μετατροπής της φωτεινής ενέργειας σε χημική ενέργεια. Το διοξείδιο του άνθρακα μετατρέπεται σε υδατάνθρακες με μια διαδικασία γνωστή ως δέσμευση άνθρακα ή τον κύκλο Calvin. ο υδατάνθρακες μπορούν να αποθηκευτούν με τη μορφή αμύλου, που χρησιμοποιούνται κατά την αναπνοή ή να χρησιμοποιηθούν στην παραγωγή κυτταρίνης. Το οξυγόνο που παράγεται κατά τη διαδικασία απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα μέσω πόρων που είναι γνωστοί στα φυτικά φύλλα stomata.

Τα φυτά διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην κύκλου των θρεπτικών ουσιών, συγκεκριμένα άνθρακα και οξυγόνο. Υδρόβια φυτά και χερσαίες εγκαταστάσεις (ανθοφόρα φυτά, βρύα και φτέρες) βοηθούν στη ρύθμιση του ατμοσφαιρικού άνθρακα με την απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα από τον αέρα. Τα φυτά είναι επίσης σημαντικά για την παραγωγή οξυγόνου, η οποία απελευθερώνεται στον αέρα ως πολύτιμη υποπροϊόν της φωτοσύνθεσης.

Φύκια είναι ευκαρυωτικοί οργανισμοί που έχουν χαρακτηριστικά και των δύο φυτά και των ζώων. Όπως τα ζώα, τα άλγη είναι ικανά να τρέφονται με οργανικό υλικό στο περιβάλλον τους. Ορισμένα άλγη περιέχουν επίσης οργανίδια και δομές που βρίσκονται σε ζωικά κύτταρα, όπως flagella και centrioles. Όπως τα φυτά, τα άλγη περιέχουν φωτοσυνθετικά οργανίδια που ονομάζονται χλωροπλάστες. Οι χλωροπλάστες περιέχουν χλωροφύλλη, μια πράσινη χρωστική που απορροφά την φωτεινή ενέργεια για τη φωτοσύνθεση. Τα φύκια περιέχουν επίσης και άλλες φωτοσυνθετικές χρωστικές ουσίες όπως τα καροτενοειδή και φυκοβιλίνες.

Τα φύκια μπορεί να είναι μονοκύτταρα ή μπορούν να υπάρχουν ως μεγάλα πολυκύτταρα είδη. Ζουν σε διάφορους οικοτόπους, συμπεριλαμβανομένου του αλατιού και του γλυκού νερού υδάτινα περιβάλλοντα, υγρό έδαφος ή σε υγρούς βράχους. Τα φωτοσυνθετικά φύκια γνωστά ως φυτοπλαγκτόν βρίσκονται τόσο σε θαλάσσια όσο και σε γλυκά νερά. Τα περισσότερα θαλάσσια φυτοπλαγκτόν αποτελούνται από διατομών και διφωσφορικά. Το μεγαλύτερο μέρος του φυτοπλαγκτού γλυκού νερού αποτελείται από πράσινα φύκια και κυανοβακτήρια. Το φυτοπλαγκτόν επιπλέει κοντά στην επιφάνεια του νερού για να έχει καλύτερη πρόσβαση στο ηλιακό φως που απαιτείται για τη φωτοσύνθεση. Τα φωτοσυνθετικά φύκια είναι ζωτικά για την παγκόσμια κύκλου των θρεπτικών ουσιών όπως ο άνθρακας και το οξυγόνο. Αφαιρούν το διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα και παράγουν πάνω από το ήμισυ της συνολικής παροχής οξυγόνου.

Euglena είναι μονοκύτταρες αντιδράσεις στο γένος Euglena. Οι οργανισμοί αυτοί ταξινομήθηκαν στο φάσμα Euglenophyta με φύκη λόγω της φωτοσυνθετικής τους ικανότητας. Οι επιστήμονες πιστεύουν τώρα ότι δεν είναι άλγη, αλλά έχουν αποκτήσει τις φωτοσυνθετικές δυνατότητές τους μέσω μιας ενδοσμπιμωτικής σχέσης με τα πράσινα άλγη. Ως εκ τούτου, Euglena έχουν τοποθετηθεί στο φάσμα Ευγεννοζωά.

Τα κυανοβακτήρια είναι οξυγόνου φωτοσυνθετικήςβακτήρια. Συλλέγουν την ενέργεια του ήλιου, απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα και εκπέμπουν οξυγόνο. Όπως και τα φυτά και τα άλγη, τα κυανοβακτήρια περιέχουν χλωροφύλλη και μετατρέπουν το διοξείδιο του άνθρακα στη ζάχαρη μέσω της σταθεροποίησης του άνθρακα. Σε αντίθεση με τα ευκαρυωτικά φυτά και τα φύκια, τα κυανοβακτήρια είναι προκαρυωτικούς οργανισμούς. Λείπουν μια δεσμευμένη μεμβράνη πυρήνας, χλωροπλάστες, και άλλες οργανίδια βρέθηκε στο φυτά και φύκια. Αντ 'αυτού, τα κυανοβακτήρια έχουν ένα διπλό εξωτερικό κυτταρική μεμβράνη και διπλωμένες εσωτερικές θυλακοειδείς μεμβράνες που χρησιμοποιούνται στο φωτοσύνθεση. Τα κυανοβακτήρια είναι επίσης ικανά για σταθεροποίηση του αζώτου, μια διαδικασία με την οποία το ατμοσφαιρικό άζωτο μετατρέπεται σε αμμωνία, νιτρώδη και νιτρικά άλατα. Αυτές οι ουσίες απορροφώνται από τα φυτά σε συνθετικές βιολογικές ενώσεις.

Τα κυανοβακτήρια βρίσκονται σε διάφορα χερσαίες βιομάζες και υδάτινα περιβάλλοντα. Μερικοί θεωρούνται extremophiles επειδή ζουν σε εξαιρετικά σκληρά περιβάλλοντα, όπως hotsprings και κολώνες hypersaline. Κυανοβακτήρια Gloeocapsa μπορούν ακόμη να επιβιώσουν στις σκληρές συνθήκες του χώρου. Τα κυανοβακτήρια υπάρχουν επίσης ως φυτοπλαγκτόν και μπορούν να ζουν μέσα σε άλλους οργανισμούς όπως μύκητες (lichen), αντιπάλους, και φυτά. Τα κυανοβακτήρια περιέχουν τις χρωστικές φυκοερυθρίνη και φυκοκυανίνη, οι οποίες είναι υπεύθυνες για το μπλε-πράσινο χρώμα τους. Λόγω της εμφάνισής τους, αυτά τα βακτήρια καλούνται μερικές φορές μπλε-πράσινα φύκια, αν και δεν είναι άλγη.

Ανώκυφη φωτοσυνθετική τα βακτήρια είναι photoautotrophs (συνθέτουν τρόφιμα με ηλιακό φως) που δεν παράγουν οξυγόνο. Σε αντίθεση με τα κυανοβακτήρια, τα φυτά και τα άλγη, αυτά τα βακτήρια δεν χρησιμοποιούν το νερό ως δότης ηλεκτρονίων στο αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων κατά την παραγωγή του ΑΤΡ. Αντ 'αυτού, χρησιμοποιούν υδρογόνο, υδρόθειο ή θείο ως δότες ηλεκτρονίων. Τα ανόξινα φωτοσυνθετικά βακτήρια διαφέρουν επίσης από τα κυανοβακέρια στο ότι δεν έχουν χλωροφύλλη για να απορροφούν το φως. Περιέχουν βακτηριοχλωροφύλλη, η οποία είναι ικανή να απορροφά βραχύτερα μήκη κύματος φωτός από την χλωροφύλλη. Ως εκ τούτου, βακτήρια με βακτηριοχλωροφύλλη τείνουν να βρεθούν σε βαθιές υδάτινες ζώνες όπου μικρότερα μήκη κύματος φωτός είναι σε θέση να διεισδύσουν.

Παραδείγματα ανιογόνων φωτοσυνθετικών βακτηρίων περιλαμβάνουν μωβ βακτήρια και πράσινα βακτήρια. Μωβ βακτηριακά κύτταρα έρχονται σε ένα ποικιλία σχημάτων (σφαιρικό, ράβδο, σπειροειδές) και αυτά τα κύτταρα μπορεί να είναι κινητά ή μη κινητά. Μωβ θειούχα βακτήρια απαντώνται συνήθως σε υδάτινα περιβάλλοντα και πηγές θείου όπου υπάρχει υδρόθειο και απουσία οξυγόνου. Τα μωβ μη θειούχα βακτήρια χρησιμοποιούν χαμηλότερες συγκεντρώσεις σουλφιδίου από τα πορφυρά βακτήρια θείου και αποθέτουν θείο εκτός των κυττάρων τους αντί των κυττάρων τους. Τα πράσινα βακτηριακά κύτταρα τυπικά είναι σφαιρικά ή σε σχήμα ράβδου και τα κύτταρα είναι κατά κύριο λόγο μη κινητικά. Τα πράσινα βακτήρια θείου χρησιμοποιούν σουλφίδιο ή θείο για τη φωτοσύνθεση και δεν μπορούν να επιβιώσουν με την παρουσία οξυγόνου. Καταθέτουν θείο εκτός των κυττάρων τους. Τα πράσινα βακτήρια ευδοκιμούν σε πλούσια σε θειούχα υδρόβια ενδιαιτήματα και μερικές φορές σχηματίζουν πρασινωπό ή καφέ άνθη.