Кіріспе

Метаболистік процестерде жарықтан энергияны пайдаланатын организмдер – фототрофизм, жарықтан энергия алу. Фототрофтар – күрделі органикалық қосылыстарды (мысалы, көмірсуларды) өндіру және энергия алу үшін фотондарды түсіретін организмдер. Олар жарық энергиясын әртүрлі жасушалық метаболизм процестерін жүргізу үшін пайдаланады. Фототрофтар міндетті түрде фотосинтез жасайды деген жалған түсінік кең таралған. Көптеген, бірақ барлығы емес, фототрофтар фотосинтез жасайды: олар көмірқышқыл газын органикалық материалға анаболикалық жолмен түрлендіреді, оны құрылымдық, функционалдық немесе кейінгі катаболикалық процестер үшін (мысалы, крахмал, қант және май түрінде) пайдаланады. Барлық фототрофтар электрондық тасымалдау тізбектерін немесе тікелей протон сорғылауды қолданады, бұл ATP синтетазасы пайдаланатын электрохимиялық градиентті құруға және жасуша үшін молекулалық энергияны қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Фототрофтар автотрофтар немесе гетеротрофтар болуы мүмкін. Егер олардың электрон және сутегін донорлары бейорганикалық қосылыстар болса (мысалы, кейбір қызғылт күкірт бактерияларында H2S немесе кейбір жасыл күкірт бактерияларында H2S) оларды литотрофтар деп те атайды, сондықтан кейбір фотоавтотрофтар фотолитоавтотрофтар деп те аталады. Фототрофты организмдердің мысалдары: Rhodobacter capsulatus, Chromatium және Chlorobium.

Тарих

Алғашында өзге мағынада қолданылған бұл термин, Лвофф және оның әріптестері (1946) жұмысынан кейін қазіргі анықтамасын алды.

Фотоавтотроф

Көптеген танымал фототрофтар автотрофты, сонымен қатар фотоавтотрофтар деп аталады және көміртегіні бекіте алады. Оларды өз орталарындағы электрон донорларын тотықтыру арқылы энергия алатын химиотрофтардан ажыратуға болады. Фотоавтотрофтар жарықты энергия көзі ретінде пайдалана отырып, минералдық заттардан өздерінің қорегін синтездей алады. Жасыл өсімдіктер және фотосинтез бактериялары – фотоавтотрофтар. Фотоавтотрофты организмдер кейде голофиттік деп те аталады. Қысқылтекті фотосинтез жасайтын организмдер хлорофиллді жарық энергиясын ұстау және суды тотықтыру үшін пайдаланады, оны молекулалық оттегіге "бөліп" шығарады.

Экология

Экологиялық тұрғыдан алғанда, фототрофтар көршілес гетеротрофты тіршілік үшін көбінесе тамақ көзі болып табылады. Құрлықтағы ортада өсімдіктер басым түрді құрайды, ал су ортасында балдырлар (мысалы, кельп), басқа да протозоалар (мысалы, еуглена), фитопланктон және бактериялар (мысалы, цианобактериялар) сияқты әртүрлі фототрофты организмдер кездеседі. Цианобактериялар – оттегілік фотосинтезді жүзеге асыратын прокариоттық организмдер, олар тұщы су, теңіздер, топырақ және лишайниктер сияқты көптеген орта жағдайларын мекендейді. Цианобактериялар өсімдіктерге тән фотосинтезді жүзеге асырады, себебі өсімдіктерде фотосинтезді жүзеге асыратын органелла эндосимбиоздық цианобактериядан пайда болған. Бұл бактерия суды электрон көзі ретінде пайдаланып, CO2 тотығу реакцияларын жүзеге асырады. Фотолитоавтотроф – жарық энергиясын, органикалық емес электрон донорын (мысалы, H2O, H2, H2S) және көміртек көзі ретінде CO2 пайдаланатын автотрофты организм.

Фотогетеротрофты

Фотоавтотрофтардан өзгеше, фотогетеротрофтар энергия алу үшін тек жарыққа, ал көміртегі үшін негізінен органикалық заттарға тәуелді организмдер. Фотогетеротрофтар фотофосфорилирлеу арқылы АТФ-ты өндіреді, бірақ құрылымдар мен басқа да биомолекулаларды жасау үшін сыртқы ортадан алынған органикалық заттарды пайдаланады.

Жарық түсіретін молекула бойынша жіктеу

Көптеген фототрофтар хлорофилл немесе оған ұқсас бактериохлорофиллді жарықты сіңіру үшін пайдаланады және хлорофототрофтар деп аталады. Дегенмен, кейбіреулері ретиналь қолданады және ретинофототрофтар болып табылады.