Skip to main content
Global

6.10: כימוטרופים

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208289

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    אורגניזמים שאינם פוטוטרופיים לוכדים אנרגיה ממקורות אחרים, במיוחד על ידי הפיכת מולקולות לא יציבות תרמודינמית למינים יציבים יותר. אורגניזמים כאלה ידועים באופן כללי כימוטרופים. ניתן לחלק אותם לקבוצות שונות, בהתאם לסוגי מולקולות המזון (מקורות האנרגיה) בהן הם משתמשים: אלה כוללים אורגנוטרופים, המשתמשים במולקולות המכילות פחמן (אתה בעצמך אורגנוטרוף) וליטוטרופים או אוכלי סלעים, המשתמשים במולקולות אנאורגניות שונות. במקרה של אורגניזמים שיכולים "לאכול" H 2, האלקטרונים שנוצרים מועברים, יחד עם יוני H+ נלווים, ל- CO 2 ליצירת מתאן (CH 4) בעקבות התגובה:

    CO 2 + 4H 2 CH 4+2H 2 O.

    אורגניזמים כאלה מכונים מתנוגנים (יצרני מתאן) 181. בעולם המודרני מתנוגנים (בדרך כלל ארכאים) נמצאים בסביבות עם רמות נמוכות של O2, כגון המעיים שלך. במקרים רבים תגובות מסוג זה יכולות להתרחש רק בהיעדר O2. למעשה O2 הוא כל כך תגובתי, שאפשר לחשוב עליו כרעל, במיוחד עבור אורגניזמים שאינם יכולים "לטהר" אותו באופן פעיל. כאשר אנו חושבים על המקורות והתפתחות החיים שלאחר מכן, עלינו לשקול כיצד אורגניזמים שהתעוררו במקור בהיעדר O2 מולקולרי המותאמים כרמות משמעותיות של O2 החלו להופיע בסביבתם. מקובל להניח שלאנאירובים מחייבים מודרניים קפדניים עדיין עשויים להיות תכונות המשותפות לאורגניזמים המוקדמים ביותר.

    כמות האנרגיה שאורגניזם יכול ללכוד נקבעת על ידי האנרגיה של האלקטרונים שמקבלי האלקטרונים שהם מעסיקים יכולים לקבל. אם רק אלקטרונים עם כמויות גבוהות של אנרגיה ניתן ללכוד, וזה קורה לעתים קרובות, אז בהכרח כמויות גדולות של אנרגיה נשארים מאחור. מצד שני, ככל שכמות האנרגיה שמקבל אלקטרונים יכול לקבל נמוכה יותר, כך ניתן להפיק וללכוד יותר אנרגיה ממולקולות ה"מזון "המקוריות ופחות אנרגיה נשארת מאחור. חמצן מולקולרי הוא ייחודי ביכולתו לקבל אלקטרונים בעלי אנרגיה נמוכה. לדוגמה, שקול אורגנוטרוף שאוכל פחמימות (מולקולות בהרכב הכללי [C 6 H 10 O 5] n), סוג של מולקולות הכולל סוכרים, עמילנים ועץ, תהליך המכונה גליקוליזה, מהמילים היווניות שמשמעותן מתוק (גליקו) ופיצול (תמוגה). בהיעדר O 2, כלומר בתנאים אנאירוביים, התוצר הסופי של פירוק פחמימה משאיר ~ 94% מכמות האנרגיה התיאורטית הקיימת במולקולת הפחמימות המקורית שנותרה במולקולות שלא ניתן לפרק עוד יותר, לפחות על ידי רוב האורגניזמים. אלו הן מולקולות כגון אתנול (C 2 H 6 O). עם זאת, כאשר O 2 קיים, ניתן לפרק פחמימות בצורה מלאה יותר ל- CO 2 ו- H 2 O, תהליך המכונה respriration. ב- O2 כאלה באמצעות אורגניזמים (אירוביים), האנרגיה המשתחררת מהיווצרות CO 2 ו- H 2 O מאוחסנת באלקטרונים אנרגטיים ומשמשת ליצירת שיפוע אלקטרוכימי מבוסס H+ הקשור לממברנה, אשר בתורו מניע סינתזת ATP, דרך סינתזה ATP מבוססת ממברנה. בסביבה המכילה חמצן מולקולרי, לאורגניזמים שיכולים להשתמש ב- O2 כמקבל אלקטרונים יש יתרון מובהק; במקום להפריש מולקולות עשירות באנרגיה, כמו אתנול, הן משחררות את המולקולות העניות (היציבות) באנרגיה CO2 ו- H2O.

    לא משנה כיצד תאים (ואורגניזמים) לוכדים אנרגיה, כדי לשמור על עצמם ולצמוח, עליהם ליצור מגוון רחב של מולקולות מורכבות שונות. ההבנה כיצד מולקולות אלו מסונתזות נמצאת בתחום הביוכימיה. עם זאת, בכל מקרה, מולקולות לא יציבות מבחינה תרמודינמית (כמו שומנים, חלבונים וחומצות גרעין) בנויות באמצעות סדרות של תגובות מצמדות המסתמכות על לכידת אנרגיה מאור או פירוק מולקולות מזון.

    תורמים וייחוסים