Informatie

22.3: Prokaryotisch metabolisme - biologie

22.3: Prokaryotisch metabolisme - biologie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Vaardigheden om te ontwikkelen

  • Identificeer de macronutriënten die prokaryoten nodig hebben en leg hun belang uit
  • Beschrijf de manieren waarop prokaryoten energie en koolstof krijgen voor levensprocessen
  • Beschrijf de rollen van prokaryoten in de koolstof- en stikstofcycli

Prokaryoten zijn metabolisch diverse organismen. Prokaryoten hebben in elke omgeving kunnen leven door alle beschikbare energie- en koolstofbronnen te gebruiken. Prokaryoten vullen veel niches op aarde, waaronder het betrokken zijn bij nutriëntencycli zoals stikstof- en koolstofcycli, het ontbinden van dode organismen en het gedijen in levende organismen, inclusief mensen. Het zeer brede scala aan omgevingen waarin prokaryoten zich bevinden, is mogelijk omdat ze verschillende metabolische processen hebben.

Behoeften van prokaryoten

De diverse omgevingen en ecosystemen op aarde hebben een breed scala aan omstandigheden in termen van temperatuur, beschikbare voedingsstoffen, zuurgraad, zoutgehalte en energiebronnen. Prokaryoten zijn zeer goed uitgerust om hun brood te verdienen met een breed scala aan voedingsstoffen en omstandigheden. Om te leven hebben prokaryoten een bron van energie, een bron van koolstof en wat extra voedingsstoffen nodig.

Macronutriënten

Cellen zijn in wezen een goed georganiseerde verzameling van macromoleculen en water. Bedenk dat macromoleculen worden geproduceerd door de polymerisatie van kleinere eenheden die monomeren worden genoemd. Om cellen alle moleculen te laten bouwen die nodig zijn om het leven in stand te houden, hebben ze bepaalde stoffen nodig, gezamenlijk voedingsstoffen genoemd. Wanneer prokaryoten in de natuur groeien, halen ze hun voedingsstoffen uit de omgeving. Voedingsstoffen die in grote hoeveelheden nodig zijn, worden macronutriënten genoemd, terwijl die in kleinere hoeveelheden of sporenhoeveelheden micronutriënten worden genoemd. Slechts een handvol elementen wordt als macronutriënten beschouwd: koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof, fosfor en zwavel. (Een geheugensteuntje voor het onthouden van deze elementen is het acroniem CHONPS.)

Waarom zijn deze macronutriënten in grote hoeveelheden nodig? Het zijn de componenten van organische verbindingen in cellen, inclusief water. Koolstof is het belangrijkste element in alle macromoleculen: koolhydraten, eiwitten, nucleïnezuren, lipiden en vele andere verbindingen. Koolstof is goed voor ongeveer 50 procent van de samenstelling van de cel. Stikstof vertegenwoordigt 12 procent van het totale droge gewicht van een typische cel en is een bestanddeel van eiwitten, nucleïnezuren en andere celbestanddelen. De meeste stikstof die in de natuur beschikbaar is, is ofwel atmosferische stikstof (N2) of een andere anorganische vorm. diatomisch (N2) stikstof kan echter alleen door bepaalde organismen, stikstofbindende organismen genoemd, in een organische vorm worden omgezet. Zowel waterstof als zuurstof maken deel uit van veel organische verbindingen en van water. Fosfor is vereist door alle organismen voor de synthese van nucleotiden en fosfolipiden. Zwavel maakt deel uit van de structuur van sommige aminozuren, zoals cysteïne en methionine, en is ook aanwezig in verschillende vitamines en co-enzymen. Andere belangrijke macronutriënten zijn kalium (K), magnesium (Mg), calcium (Ca) en natrium (Na). Hoewel deze elementen in kleinere hoeveelheden nodig zijn, zijn ze erg belangrijk voor de structuur en functie van de prokaryotische cel.

Micronutriënten

Naast deze macronutriënten hebben prokaryoten verschillende metaalelementen in kleine hoeveelheden nodig. Deze worden micronutriënten of sporenelementen genoemd. IJzer is bijvoorbeeld nodig voor de functie van de cytochromen die betrokken zijn bij elektronentransportreacties. Sommige prokaryoten hebben andere elementen nodig, zoals boor (B), chroom (Cr) en mangaan (Mn), voornamelijk als enzymcofactoren.

De manieren waarop prokaryoten energie verkrijgen

Prokaryoten kunnen verschillende energiebronnen gebruiken om macromoleculen te assembleren uit kleinere moleculen. Fototrofen (of fototrofe organismen) halen hun energie uit zonlicht. Chemotrofen (of chemosynthetische organismen) halen hun energie uit chemische verbindingen. Chemotrofen die organische verbindingen als energiebronnen kunnen gebruiken, worden chemo-organotrofen genoemd. Degenen die ook anorganische verbindingen als energiebronnen kunnen gebruiken, worden chemolitotrofen genoemd.

De manieren waarop prokaryoten koolstof verkrijgen

Prokaryoten kunnen niet alleen verschillende energiebronnen gebruiken, maar ook verschillende bronnen van koolstofverbindingen. Bedenk dat organismen die anorganische koolstof kunnen fixeren, autotrofen worden genoemd. Autotrofe prokaryoten synthetiseren organische moleculen uit koolstofdioxide. Daarentegen verkrijgen heterotrofe prokaryoten koolstof uit organische verbindingen. Om het plaatje complexer te maken, kunnen de termen die beschrijven hoe prokaryoten energie en koolstof verkrijgen, worden gecombineerd. Zo gebruiken foto-autotrofen energie uit zonlicht en koolstof uit koolstofdioxide en water, terwijl chemoheterotrofen energie en koolstof uit een organische chemische bron halen. Chemolitoautotrofen halen hun energie uit anorganische verbindingen en bouwen hun complexe moleculen op uit koolstofdioxide. Tabel (PageIndex{1}) geeft een overzicht van koolstof- en energiebronnen in prokaryoten.

Tabel (PageIndex{1}): Koolstof- en energiebronnen in prokaryoten
EnergiebronnenKoolstofbronnen
LichtChemicaliënKooldioxideOrganische bestanddelen
Fototrofenchemotrofenautotrofenheterotrofen
Organische chemicaliënanorganische chemicaliën
Chemo-organotrofenChemolithotrofen

De rol van prokaryoten in ecosystemen

Prokaryoten zijn alomtegenwoordig: er is geen niche of ecosysteem waarin ze niet aanwezig zijn. Prokaryoten spelen vele rollen in de omgevingen die ze bezetten. De rol die ze spelen in de koolstof- en stikstofkringlopen is van vitaal belang voor het leven op aarde.

Prokaryoten en de koolstofcyclus

Koolstof is een van de belangrijkste macronutriënten en prokaryoten spelen een belangrijke rol in de koolstofcyclus (Figuur (PageIndex{1})). Koolstof wordt gefietst door de belangrijkste reservoirs van de aarde: land, de atmosfeer, aquatische omgevingen, sedimenten en rotsen, en biomassa. De beweging van koolstof verloopt via koolstofdioxide, dat door landplanten en mariene prokaryoten uit de atmosfeer wordt verwijderd en via de ademhaling van chemo-organotrofe organismen, waaronder prokaryoten, schimmels en dieren, in de atmosfeer wordt teruggebracht. Hoewel het grootste koolstofreservoir in terrestrische ecosystemen zich in rotsen en sedimenten bevindt, is die koolstof niet direct beschikbaar.

In landplanten zit een grote hoeveelheid beschikbare koolstof. Planten, die producenten zijn, gebruiken koolstofdioxide uit de lucht om koolstofverbindingen te synthetiseren. In verband hiermee is een zeer belangrijke bron van koolstofverbindingen humus, een mengsel van organische materialen van dode planten en prokaryoten die weerstand hebben geboden aan ontbinding. Consumenten zoals dieren gebruiken organische verbindingen die door producenten worden gegenereerd en geven koolstofdioxide af aan de atmosfeer. Vervolgens voeren bacteriën en schimmels, gezamenlijk decomposers genoemd, de afbraak (afbraak) uit van planten en dieren en hun organische verbindingen. De belangrijkste bijdrage van koolstofdioxide aan de atmosfeer is de microbiële afbraak van dood materiaal (dode dieren, planten en humus) dat wordt ingeademd.

In waterige omgevingen en hun anoxische sedimenten vindt een andere koolstofcyclus plaats. In dit geval is de cyclus gebaseerd op één-koolstofverbindingen. In anoxische sedimenten produceren prokaryoten, meestal archaea, methaan (CH4). Dit methaan beweegt naar de zone boven het sediment, die rijker is aan zuurstof en ondersteunt bacteriën die methaanoxidatoren worden genoemd en die methaan oxideren tot koolstofdioxide, dat vervolgens terugkeert naar de atmosfeer.

Prokaryoten en de stikstofcyclus

Stikstof is een zeer belangrijk element voor het leven omdat het deel uitmaakt van eiwitten en nucleïnezuren. Het is een macronutriënt en in de natuur wordt het gerecycled van organische verbindingen naar ammoniak, ammoniumionen, nitraat, nitriet en stikstofgas door talloze processen, waarvan vele alleen door prokaryoten worden uitgevoerd. Zoals geïllustreerd in figuur (PageIndex{2}), zijn prokaryoten de sleutel tot de stikstofcyclus. De grootste hoeveelheid stikstof die beschikbaar is in het terrestrische ecosysteem is gasvormige stikstof uit de lucht, maar deze stikstof is niet bruikbaar voor planten, die primaire producenten zijn. Gasvormige stikstof wordt omgezet of "gefixeerd" in gemakkelijker beschikbare vormen zoals ammoniak door het proces van stikstofbinding. Ammoniak kan door planten worden gebruikt of in andere vormen worden omgezet.

Een andere bron van ammoniak is ammonificatie, het proces waarbij ammoniak vrijkomt bij de afbraak van stikstofhoudende organische verbindingen. Ammoniak dat vrijkomt in de atmosfeer vertegenwoordigt echter slechts 15 procent van de totale hoeveelheid vrijgekomen stikstof; de rest is als N2 en N2O. Ammoniak wordt anaëroob afgebroken door sommige prokaryoten, wat N . oplevert2 als het eindproduct. Nitrificatie is de omzetting van ammonium in nitriet en nitraat. Nitrificatie in de bodem wordt uitgevoerd door bacteriën die behoren tot de genera nitrosomen, Nitrobacter, en Nitrospira. De bacteriën voeren het omgekeerde proces uit, de reductie van nitraat uit de bodem tot gasvormige verbindingen zoals N2O, NO en N2, een proces dat denitrificatie wordt genoemd.

Kunstverbinding

Welke van de volgende beweringen over de stikstofkringloop is onjuist?

  1. Stikstofbindende bacteriën komen voor op de wortelknollen van peulvruchten en in de bodem.
  2. Denitrificerende bacteriën zetten nitraten ((NO_3^-)) om in stikstofgas ((N_2)).
  3. Ammonificatie is het proces waarbij ammoniumionen ((NH_4^+)) ​​vrijkomen uit ontbindende organische verbindingen.
  4. Nitrificatie is het proces waarbij nitrieten ((NO_2^-)) worden omgezet in ammoniumionen ((NH_4^+)).

Samenvatting

Prokaryoten zijn de meest metabolisch diverse organismen; ze gedijen in veel verschillende omgevingen met verschillende koolstofenergie en koolstofbronnen, variabele temperatuur, pH, druk en waterbeschikbaarheid. Voedingsstoffen die in grote hoeveelheden nodig zijn, worden macronutriënten genoemd, terwijl die die in sporenhoeveelheden nodig zijn, micronutriënten of sporenelementen worden genoemd. Macronutriënten omvatten C, H, O, N, P, S, K, Mg, Ca en Na. Naast deze macronutriënten hebben prokaryoten verschillende metaalelementen nodig voor groei en enzymfunctie. Prokaryoten gebruiken verschillende energiebronnen om macromoleculen te assembleren uit kleinere moleculen. Fototrofen halen hun energie uit zonlicht, terwijl chemotrofen energie halen uit chemische verbindingen.

Prokaryoten spelen een rol in de koolstof- en stikstofcycli. Koolstof wordt teruggevoerd naar de atmosfeer door de ademhaling van dieren en andere chemo-organotrofe organismen. Consumenten gebruiken organische verbindingen die door producenten worden gegenereerd en stoten koolstofdioxide uit in de atmosfeer. De belangrijkste bijdrage van koolstofdioxide aan de atmosfeer is de microbiële afbraak van dood materiaal. Stikstof wordt in de natuur gerecycled van organische verbindingen tot ammoniak, ammoniumionen, nitriet, nitraat en stikstofgas. Gasvormige stikstof wordt door stikstofbinding omgezet in ammoniak. Ammoniak wordt anaëroob afgebroken door sommige prokaryoten, wat N . oplevert2 als het eindproduct. Nitrificatie is de omzetting van ammonium in nitriet. Nitrificatie in de bodem wordt uitgevoerd door bacteriën. Denitrificatie wordt ook uitgevoerd door bacteriën en zet nitraat uit de bodem om in gasvormige stikstofverbindingen, zoals N2O, NEE en N2.

Kunstverbindingen

[link] Welke van de volgende beweringen over de stikstofkringloop is onjuist?

  1. Stikstofbindende bacteriën komen voor op de wortelknollen van peulvruchten en in de bodem.
  2. Denitrificerende bacteriën zetten nitraten (NO3-) in stikstofgas (N2).
  3. Ammonificatie is het proces waarbij ammoniumionen (NH4+) komt vrij uit ontbindende organische verbindingen.
  4. Nitrificatie is het proces waarbij nitrieten (NO2-) worden omgezet in ammoniumionen (NH4+).

[link] D

Woordenlijst

ammonificatie
proces waarbij ammoniak vrijkomt bij de afbraak van stikstofhoudende organische verbindingen
chemotroof
organisme dat energie haalt uit chemische verbindingen
ontbinder
organisme dat de afbraak van dode organismen uitvoert
denitrificatie
omzetting van nitraat uit de bodem naar gasvormige stikstofverbindingen zoals N2O, NEE en N2
nitrificatie
omzetting van ammonium in nitriet en nitraat in bodems
stikstof fixatie
proces waarbij gasvormige stikstof wordt omgezet of "gefixeerd" in gemakkelijker beschikbare vormen zoals ammoniak

Het meest fundamentele kenmerk van het leven is de aanwezigheid van een cel. Met andere woorden, een cel is de eenvoudigste functionele eenheid van een leven. Bacteriën zijn eencellige, prokaryotische organismen die enkele van de minst complexe levensprocessen hebben, maar prokaryoten zoals bacteriën bevatten geen membraangebonden vacuolen. De cellen van micro-organismen zoals bacteriën, protozoa en schimmels zijn gebonden door celmembranen en gebruiken ze om te interageren met de omgeving. Sommige cellen, waaronder sommige leukocyten bij mensen, zijn in staat voedsel op te nemen door endocytose - de vorming van blaasjes door involutie van het celmembraan in de cellen. Dezelfde blaasjes kunnen interageren en metabolieten uitwisselen met de intracellulaire omgeving. In sommige eencellige eukaryote organismen zoals de amoebe, weergegeven in figuur 22.9, worden cellulair afval en overtollig water uitgescheiden door exocytose, wanneer de contractiele vacuolen samensmelten met het celmembraan en afval in de omgeving verdrijven. Contractiele vacuolen (CV) moeten niet worden verward met vacuolen, waarin voedsel of water wordt opgeslagen.

Figuur 22.9. Sommige eencellige organismen, zoals de amoebe, nemen voedsel op door endocytose. Het voedselblaasje versmelt met een lysosoom, dat het voedsel verteert. Afvalstoffen worden uitgescheiden door exocytose.


22.3: Prokaryotisch metabolisme - biologie

DEEL II. HOEKSTENEN: CHEMIE, CELLEN EN METABOLISME

4. Celstructuur en functie

4.8. Prokaryote en eukaryote cellen opnieuw bezocht

Nu je een idee hebt hoe cellen zijn opgebouwd, kunnen we kijken naar de grote diversiteit aan soorten cellen die er zijn. Je weet al dat er significante verschillen zijn tussen prokaryotische en eukaryote cellen.

Omdat prokaryotische (noneukaryote) en eukaryote cellen zo verschillend zijn en prokaryotische cellen veel eerder in fossielen voorkomen, worden de verschillen tussen de twee soorten cellen gebruikt om organismen te classificeren. Zo hebben biologen organismen ingedeeld in drie grote categorieën, domeinen genaamd. Het volgende diagram illustreert hoe levende wezens worden ingedeeld:

Het Domein Bacteriën bevat de meeste micro-organismen en is te vinden in een grote verscheidenheid aan omgevingen. Het domein Archaea bevat vele soorten micro-organismen die significante biochemische verschillen hebben met de bacteriën. Veel van de Archaea hebben speciale metabolische vermogens en leven in extreme omgevingen met hoge temperaturen of extreem zout. Hoewel er slechts een paar duizend bacteriën en slechts ongeveer 200 Archaea zijn beschreven, suggereren recente DNA-onderzoeken van zeewater en bodem dat er miljoenen onbeschreven soorten zijn. Naar alle waarschijnlijkheid overtreffen deze niet-ukaryote organismen veel meer dan alle soorten eukaryote organismen samen. Alle andere levende wezens bestaan ​​uit eukaryote cellen.

Prokaryote celstructuur

Prokaryote cellen, de Bacteria en Archaea, hebben geen typische kern gebonden door een kernmembraan, noch bevatten ze mitochondriën, chloroplasten, Golgi of uitgebreide netwerken van endoplasmatische reticula. Prokaryote cellen bevatten echter DNA en enzymen en kunnen zich voortplanten en deelnemen aan het metabolisme. Ze voeren alle basisfuncties van levende wezens uit met minder en eenvoudigere organellen. Hoewel sommige Eubacteriën een soort groen fotosynthetisch pigment hebben en doorgaan met fotosynthese, doen ze dat zonder chloroplasten en gebruiken ze enigszins andere chemische reacties.

De meeste bacteriën zijn omgeven door een capsule, of slijmlaag, die is samengesteld uit een verscheidenheid aan verbindingen. Bij bepaalde bacteriën is deze laag verantwoordelijk voor hun vermogen om aan oppervlakken te kleven, biofilms te vormen (bijvoorbeeld de film van bacteriën op tanden) en fagocytose te weerstaan. Veel bacteriën hebben ook fimbriae, haarachtige eiwitstructuren, die de cel helpen om aan objecten te kleven. Degenen met flagella zijn in staat zichzelf door de omgeving voort te stuwen. Onder het kapsel bevindt zich de stijve celwand, bestaande uit een uniek eiwit/koolhydraatcomplex genaamd peptidoglycaan. Dit geeft de cel de kracht om osmotische drukveranderingen te weerstaan ​​en geeft het vorm. Net onder de wand bevindt zich het plasmamembraan. Dunner en met een iets andere chemische samenstelling dan die van eukaryoten, vervult het plasmamembraan dezelfde functies als het plasmamembraan in eukaryoten. De meeste bacteriën zijn ofwel staafvormig (bacillen), bolvormig (kokken), kurkentrekkervormig (spirilla) of kommavormig (vibrio). Het genetische materiaal in het cytoplasma is DNA in de vorm van een lus.

De Archaea delen veel kenmerken met de Bacteriën. Velen hebben een staaf- of bolvorm, hoewel sommige vierkant of driehoekig zijn. Sommige hebben flagella en hebben celwanden, maar de celwanden zijn gemaakt van een ander materiaal dan dat van bacteriën.

Een significant verschil tussen de cellen van Bacteria en Archaea zit in de chemische samenstelling van hun ribosomen. De ribosomen van Bacteria bevatten andere eiwitten dan die in de cellen van Eucarya of Archaea. Bacteriële ribosomen zijn ook kleiner. Deze ontdekking was belangrijk voor de geneeskunde, omdat veel cellulaire levensvormen die veelvoorkomende ziekten veroorzaken, bacterieel zijn. Zodra er verschillen in de ribosomen werden opgemerkt, gingen onderzoekers op zoek naar manieren om de functie van het bacteriële ribosoom te verstoren, maar niet met de ribosomen van eukaryote cellen. Antibiotica, zoals streptomycine, zijn het resultaat van dit onderzoek. Dit medicijn combineert met bacteriële ribosomen en zorgt ervoor dat bacteriën afsterven omdat het de productie van de eiwitten voorkomt die essentieel zijn voor het overleven van bacteriën. Omdat eukaryote ribosomen verschillen van bacteriële ribosomen, interfereert streptomycine niet met de normale functie van de ribosomen in menselijke cellen.

Eukaryotische celstructuur

Eukaryotische cellen bevatten een echte kern en de meeste vliezige organellen die eerder zijn beschreven. Eukaryote organismen kunnen verder worden onderverdeeld in verschillende categorieën, op basis van de specifieke combinatie van organellen die ze bevatten. De cellen van planten, schimmels, protozoa en algen, en dieren zijn allemaal eukaryoot. Het meest voor de hand liggende kenmerk dat planten en algen onderscheidt van andere organismen is hun groene kleur, wat aangeeft dat de cellen chlorofyl in chloroplasten bevatten. Chlorofyl is nodig voor fotosynthese - de omzetting van lichtenergie in chemische bindingsenergie in voedselmoleculen. Een ander onderscheidend kenmerk van planten- en algencellen is dat hun celwanden zijn gemaakt van cellulose (tabel 4.2).

De schimmels zijn een aparte groep organismen die geen chloroplasten hebben, maar wel een celwand. De celwand is echter gemaakt van een polysacharide, chitine genaamd, in plaats van cellulose. Organismen die in deze categorie van eukaryote cellen thuishoren, zijn onder meer gisten, schimmels, paddenstoelen en de schimmels die menselijke ziekten veroorzaken als voetschimmel, junglerot en ringworm.

Eukaryotische organismen die geen celwanden en chloroplasten hebben, worden in aparte groepen geplaatst. Organismen die uit slechts één cel bestaan, worden protozoën genoemd - voorbeelden zijn Amoeba en Paramecium. Ze hebben alle celorganellen die in dit hoofdstuk worden beschreven, behalve de chloroplast. Daarom moeten protozoën voedsel consumeren, net als schimmels en meercellige dieren.

TABEL 4.2. Vergelijking van verschillende soorten cellen

Opmerking: Virussen zijn niet opgenomen in dit classificatiesysteem, omdat virussen niet zijn samengesteld uit de fundamentele cellulaire structurele componenten. Ze zijn samengesteld uit een kern van nucleïnezuur (DNA of RNA, nooit beide) en een omringende mantel, of capside, samengesteld uit eiwit. Om deze reden worden virussen acellulair of niet-cellulair genoemd.

De cel — de basiseenheid van het leven

Hoewel de verschillen in deze groepen organismen hen misschien werelden lijken te maken, is hun gelijkenis in cellulaire structuur een van de centrale thema's die het vakgebied van de biologie verenigen. Door specifieke voorbeelden te bestuderen, kan men beter begrijpen hoe cellen in het algemeen werken. Omdat de organellen dezelfde algemene structuur en functie hebben, ongeacht het soort cel waarin ze worden gevonden, kunnen we meer leren over hoe mitochondriën in planten werken door te bestuderen hoe mitochondriën werken bij dieren. Er is een overeenkomst tussen alle levende wezens met betrekking tot hun cellulaire structuur en functie. Het feit dat alle eukaryote organismen dezelfde celstructuren hebben, is een sterk bewijs dat ze allemaal zijn geëvolueerd uit een gemeenschappelijke voorouder.

17. Noem vijf verschillen in structuur tussen prokaryote en eukaryote cellen.

18. Welke twee soorten organismen hebben een prokaryotische celstructuur?

Het concept van de cel heeft zich in de loop van een aantal jaren ontwikkeld. Aanvankelijk konden slechts twee regio's, het cytoplasma en de kern, worden geïdentificeerd. Momenteel worden talrijke organellen erkend als essentiële componenten van zowel niet-ukaryote als eukaryote celtypen. De structuur en functie van sommige van deze organellen worden vergeleken in tabel 4.3. Deze tabel geeft ook aan of het organel uniek is voor niet-ukaryote of eukaryote cellen of in beide voorkomt.

De cel is de gemeenschappelijke eenheid van het leven. Individuele cellen en hun structuren worden bestudeerd om te ontdekken hoe ze functioneren als individuele levende organismen en als onderdelen van meercellige wezens. Weten hoe prokaryotische en eukaryote organismen op elkaar lijken en van elkaar verschillen, helpt artsen om sommige organismen die gevaarlijk zijn voor de mens onder controle te houden.

Er zijn verschillende manieren waarop materialen cellen binnenkomen of verlaten. Deze omvatten diffusie en osmose, waarbij de netto beweging van moleculen van een gebied met een hoge naar een lage concentratie betrokken is. Daarnaast zijn er verschillende processen waarbij activiteiten van de cel betrokken zijn om dingen over het membraan te verplaatsen. Deze omvatten gefaciliteerde diffusie, waarbij dragermoleculen worden gebruikt om over het membraan actief transport te diffunderen, waarbij energie van de cel wordt gebruikt om materialen van lage naar hoge concentraties te verplaatsen en endocytose en exocytose, waarbij membraan-omsloten pakketjes worden gevormd.

TABEL 4.3. Samenvatting van de structuur en functie van de cellulaire organellen


Prokaryoten worden geclassificeerd zowel door de manier waarop ze energie verkrijgen als door de koolstofbron die ze gebruiken voor het produceren van organische moleculen. Deze categorieën zijn samengevat in de tabel. Prokaryoten kunnen verschillende energiebronnen gebruiken om de ATP te genereren die nodig is voor biosynthese en andere cellulaire activiteiten. Fototrofen (of fototrofe organismen) halen hun energie uit zonlicht. Fototrofen vangen de energie van licht op met behulp van chlorofylen, of in enkele gevallen bacteriële rodopsine. (Rhodopsine-gebruikende fototrofen zijn, vreemd genoeg, fototroof, maar niet fotosynthetisch, omdat ze geen koolstof fixeren.) chemotrofen (of chemosynthetische organismen) halen hun energie uit chemische verbindingen. Chemotrofen die organische verbindingen als energiebronnen kunnen gebruiken, worden chemo-organotrofen genoemd. Degenen die anorganische verbindingen, zoals zwavel- of ijzerverbindingen, als energiebronnen kunnen gebruiken, worden chemolithotrofen genoemd.

Energieproducerende routes kunnen ofwel: aerobics, met behulp van zuurstof als de terminale elektronenacceptor, of anaërobe, met behulp van eenvoudige anorganische verbindingen of organische moleculen als de terminale elektronenacceptor. Aangezien prokaryoten bijna een miljard jaar op aarde leefden voordat fotosynthese aanzienlijke hoeveelheden zuurstof produceerde voor aerobe ademhaling, zijn veel soorten van zowel Bacteria als Archaea anaëroob en hun metabolische activiteiten zijn belangrijk in de koolstof- en stikstofcycli die hieronder worden besproken.


Samenvatting

Deze tutorial presenteerde de diversiteit van prokaryotische koolstofbronnen. Bacteriën kunnen zowel eenvoudige suikers als complexe koolstofbronnen gebruiken. Sommige bacteriën kunnen van olie leven en andere kunnen cellulose afbreken. Het vermogen om complexe koolstofbronnen af ​​te breken is voor verschillende doeleinden gebruikt. Het gebied van bioremediatie is grotendeels gebaseerd op het gebruik van bacteriën die schadelijke verbindingen kunnen afbreken die vanuit verschillende industriële en agrarische bronnen in het milieu zijn gebracht. Bacteriën zijn bijvoorbeeld in staat TNT en PCB's af te breken.

Een groot deel van het leven op de planeet is direct of indirect afhankelijk van prokaryoten. De saprofyten breken materiaal af van dood organisch materiaal en maken zo stikstof en koolstof beschikbaar voor andere levensvormen. Zonder hen zouden voedingsstoffen snel vast komen te zitten in de karkassen van dode organismen en niet beschikbaar zijn voor andere organismen in het ecosysteem.

Stikstof is nodig voor de synthese van aminozuren. Net als bij koolstof halen bacteriën hun stikstof uit verschillende bronnen. Sommige bacteriën kunnen ammoniak omzetten in een meer bruikbare vorm van stikstof (zoals nitraten en nitrieten). Saprofytische bacteriën halen hun stikstof uit rottend organisch materiaal, terwijl stikstofbindende bacteriën hun stikstof halen uit moleculaire stikstof (N2) gevonden in de atmosfeer.

Cyanobacteriën halen niet alleen hun eigen stikstof uit de lucht, maar ze synthetiseren ook hun eigen suikers uit koolstofdioxide, waarbij ze zonlicht als energiebron gebruiken. Ze zijn misschien wel de meest efficiënte vorm van leven op aarde. De voorouders van blauwgroene algen speelden inderdaad een belangrijke rol in de geschiedenis van de planeet, omdat hun fotosynthetische activiteit de vroege anaërobe omgeving van onze planeet veranderde in een zuurstofrijke omgeving.

We hebben ook de relaties tussen zuurstof en metabolisme onderzocht, en in de volgende tutorials zullen we in meer detail de relatie tussen energie en metabolische processen onderzoeken.


Bekijk de video: Presentasi Biologi Enzim dan Metabolisme Sel Kelas XII MIPA 3 - MAN 1 Bekasi 1920 (November 2022).