Fototrofi

Fototrofit ovat eliöitä, jotka käyttävät fotoneita saadakseen käyttöönsä energiaa. Ne käyttävät valosta saamaansa energiaa pannakseen toimeen erilaisia solujen aineenvaihdunnallisia prosesseja. Yleinen harhaluulo on, että fototrofit olisivat välttämättä fotosynteettisiä. Monet, mutta eivät kaikki, fototrofit yhteyttävät: ne anabolisesti muuntavat hiilidioksidin orgaaniseksi materiaaliksi jota hyödynnetään rakenteellisesti, toiminnallisesti, tai myöhemmin katabolisissa prosesseissa (esimerkiksi tärkkelyksessä, sokereissa ja rasvoissa). Kaikki fototrofit käyttävät joko elektroni kuljetusketjuja tai suoraa protonipumppausta saadakseen aikaan elektrokemiallisen nousun, jota hyödynnetään ATP synteesissä, jolla hankitaan molekyylienergiaa solujen käyttöön. Fototrofit voivat olla joko autotrofeja tai heterotrofeja.

Historia

Alun perin termiä käytettiin erilaisessa merkityksessä. Se otettiin nykyiseen käytäntöön Lwoffin ja yhteistyökumppeneiden toimesta (1946).

Fotoautotrofi

Suurin osa hyvin järjestyneistä fototrofeista ovat autotrofeja, jotka tunnetaan myös fotoautotrofeina, ja voivat muuntaa hiilidioksidia. Niitä voidaan pitää vastakohtana kemotrofeille, jotka saavat energiansa hapettusreaktiossa elektronien luovuttajilta niiden ympäristössä. Fotoautotfofit pystyvät yhteyttämään itse ravintonsa epäorgaanista aineksista käyttämällä valoa energian lähteenä. Vihreät kasvit ja yhteyttävät bakteerit ovat fotoautotrofeja. Fotoautotrofisia eliöitä pidetään joskus holofyyttisinä. Sellainen eliö saa energian ravintosynteesiin valosta ja pystyy käyttämään hiilidioksidia hiilen ensisijaisena lähteenä.

Happea käyttävä yhteyttävä eliö käyttää klorofylliä valon saamiseen ja veden hapettamiseen, hajottamalla se happimolekyyleiksi. Vastakohtana anaerobiset yhteyttävät bakteerit käyttävät energian saamiseen ainetta nimeltään bakterioklorofylli, joka imee itseensä pääasiallisesti näkymätöntä valonsäteilyä. Ne elävät vesiympäristössä ja käyttävät valoa hapettavat kemiallisia aineita, kuten rikkivetyä enemmälti kuin vettä.

Ekologia

Ekologisessa asiayhteydessä fototrofit ovat usein ravinnon lähteenä ympäristön heterotrooppiselle eliöille. Maan päällisessä ympäristössä kasvit ovat pääasiallisesti varsin erilaisia. Vesiympäristössä taas on joukko fototrofeja, kuten levät (kuten Laminariales), muut yksisoluiset (kuten Euglena), kasviplankton ja bakteereja (kuten syanobakteerit). Syvyys, johon auringon valo tai keinotekoinen valo pystyy kulkemaan, siis missä yhteyttämistä voi tapahtua, on nimeltään yhteyttämisvyöhyke.

Syanobakteerit, jotka ovat yksisoluisia eliöitä ja toteuttavat hapellista yhteyttämistä, esiintyvät monenlaisissa ympäristöoloissa, kuten makeassa vedessä, merissä, maassa ja jäkälissä. Syanobakteerit toteuttavat kasvien tapaan yhteyttämistä, koska kasvien elin, joka toteuttaa yhteyttämistä, on itse asiassa peräisin endosymbioottiselta syanobakteerilta. Tämä bakteeri voi käyttää vettä elektronien lähteenä toteuttaakseen hiilidioksidin pelkistämisreaktioita. Evoluutiollisesti syanobakteeri selviää hapellisessa olosuhteissa, mitä pidetään myrkyllisinä suurimmalle osalle anaerobisista bakteereista. Tämä on ehkä antanut syanobakteerille sopeutumisedun, mikä on ehkä mahdollistanut syanobakteerin tehokkaan leviämisen.

Fotolitoautotrofi on autotrofi, joka käyttää valon energiaa ja epäorgaaniia elektronin luovuttajia (kuten vesi, vety ja rikkivety) hiilen lähteenä. Esimerkkinä ovat kasvit.

Heterofototrofi

Vastakohtana fotoautotrofeille heterofototrofit ovat eliöitä, jotka ovat riippuvaisia yksinomaan valosta energian suhteen ja ensisijaisesti orgaanisten aineiden suhteen hiilen lähteenä. Fotoheterotrofit tuottavat ATP:tä fotofosforylaatoin avulla, mutta käyttävät ympäristöstään saamia orgaanisia yhdisteitä solujensa rakenteiden rakentamiseen ja muihin biologisiin molekyyleihin.