Bakteri dan Archaea dan Siklus Unsur di Lingkungan

Bumi adalah sistem tertutup dengan jumlah terbatas elemen tertentu dalam bentuk yang digunakan oleh sel. Unsur ini umumnya ditindaklanjuti pertama oleh mikroba untuk mengasimilasi mereka ke materi hidup.

Total biomassa sel mikroba dalam biosfer, keragaman metabolisme mereka, dan ketekunan mereka dalam semua habitat yang mendukung kehidupan, menjamin bahwa mikroba akan memainkan peran penting dalam transformasi dan daur ulang dari unsur-unsur di antara semua bentuk kehidupan.

Tabel di bawah ini berisi daftar elemen utama yang membentuk sel prokariotik khas (dalam kasus ini, E. coli). Seperti yang diharapkan, lebih dari 90 persen dari analisis unsur terdiri dari karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, fosfor dan belerang. Ini adalah elemen yang menjadi gabungan untuk membentuk semua biokimia dan makromolekul yang terdiri sistem kehidupan.

C, H, O, N, P dan S adalah konstituen dari bahan organik (Suatu senyawa organik adalah bahan kimia yang mengandung karbon untuk ikatan hidrogen. Senyawa organik di bumi adalah bukti hidup.

Senyawa organik dapat dilambangkan sebagai CH2O, yang adalah rumus empiris untuk gula seperti glukosa.) H dan O adalah konstituen air (H2O), yang membentuk lebih dari 95 persen dari komposisi sel. Kalsium (Ca ++), besi (Fe ++), magnesium (Mg ++) dan kalium (K +) yang hadir sebagai garam anorganik dalam sitoplasma sel.

Tabel 1. elemen utama, sumber dan fungsi dalam sel.

Elemen

% dari Berat Kering

Sumber

FUNGSI

Karbon 50 senyawa organik atau CO2 Konstituen utama dari bahan selular
oksigen 20 H2O, senyawa organik, CO2, dan O2 Konstituen bahan sel dan air sel; O2 adalah akseptor elektron dalam respirasi aerobik
Nitrogen 14 NH3, NO3, senyawa organik, N2 Konstituen asam amino, asam nukleat nukleotida, dan koenzim
Hydrogen 8 H2O, senyawa organik, H2 Konstituen utama senyawa organik dan sel air
Pospor 3 fosfat anorganik (PO4) Konstituen asam, nukleotida, fosfolipid, LPS, asam nukleat teikoik
Sulfur 1 SO4, H2S, S, senyawa sulfur organik Konstituen dari sistein, metionin, glutathione, beberapa koenzim
Potassium 1 Garam Potasium Main kation anorganik seluler dan kofaktor untuk enzim tertentu
Magnesium 0,5 garam magnesium Kation seluler anorganik, kofaktor untuk reaksi enzimatik tertentu
Kalsium 0,5 garam kalsium Kation seluler anorganik, kofaktor untuk enzim tertentu dan kompon
Besi 0,2 garam besi Komponen sitokrom dan nonheme besi-protein tertentu dan kofaktor untuk beberapa reaksi enzimatik

Meja mengabaikan terjadinya “jejak elemen” di sel. Elemen yang ion logam diperlukan dalam nutrisi seluler dalam jumlah kecil sehingga sulit untuk menentukan atau menunjukkan kehadiran mereka di sel. Logam biasa yang memenuhi syarat sebagai elemen yang Mn ++, Co ++, Zn ++, Cu ++ dan Mo ++. Elemen biasanya dibangun ke vitamin dan enzim. Misalnya, vitamin B12 mengandung kobalt (Co ++) dan enzim nitrogenase bakteri mengandung molibdenum (Mo ++).

Mikroba dan Siklus Unsur

Tentu saja, semua organisme hidup berperan dalam siklus elemen, tetapi untuk sebagian besar, itu adalah procaryotes yang memainkan peran utama dan kadang-kadang unik. Di sini, kita membahas kontribusi total mikroba dengan siklus unsur-unsur utama, namun penekanan utama ditempatkan pada procaryotes.

Jamur (jamur dan ragi). Cetakan adalah organisme aerobik yang memanfaatkan senyawa organik untuk pertumbuhan. Mereka memainkan peran penting dalam dekomposisi atau biodegradasi bahan organik, khususnya di tanah. Ragi dapat tumbuh secara anaerob (tanpa oksigen) melalui proses fermentasi. Mereka berperan dalam fermentasi dalam lingkungan yang tinggi gula. Peran menonjol dari jamur di lingkungan adalah dalam siklus karbon, selama proses dekomposisi, terutama di tanah.

Ganggang juga merupakan bagian penting dari siklus karbon. Mereka adalah organisme fotosintetik dominan di banyak lingkungan perairan. Ganggang yang autotrof, yang berarti mereka menggunakan karbon dioksida (CO2) sebagai sumber karbon untuk pertumbuhan. Oleh karena itu mereka mengkonversi CO2 di atmosfer menjadi bahan organik (yaitu, sel alga). Alga juga berperan dalam oksigen (O2) siklus sejak gaya mereka fotosintesis, mirip dengan tanaman, menghasilkan O2 di atmosfer.

Bakteri dan Archaea dan Siklus Unsur di Lingkungan
Bakteri dan Archaea dan Siklus Unsur di Lingkungan

Cyanobacteria adalah kelompok mikroba prokariotik, lazim seperti ganggang, yang memiliki jenis metabolisme. Ganggang fotosintetik dan cyanobacteria dapat ditemukan di sebagian besar lingkungan di mana ada kelembaban dan cahaya. Mereka adalah komponen utama dari plankton laut yang dasar rantai makanan di lautan.

Protozoa adalah organisme heterotrofik yang harus menangkap atau perangkap makanan mereka sendiri. Oleh karena itu, mereka telah mengembangkan mekanisme yang rumit untuk gerakan dan memperoleh makanan organik yang mereka dapat mencerna.

Makanan mereka biasanya ternyata menjadi sel-sel bakteri, sehingga satu mungkin berpendapat bahwa mereka adalah predator ekologi yang menjaga populasi bakteri di bawah kontrol dalam tanah, lingkungan akuatik, saluran usus hewan, dan banyak lingkungan lainnya.

Bakteri prokariot dan archaea, sebagai akibat dari keragaman dan jenis yang unik dari metabolisme, yang terlibat dalam siklus unsur hampir semua penting. Dalam dua kasus, methanogenesis (konversi karbon dioksida menjadi metana) dan fiksasi nitrogen (konversi nitrogen di atmosfer menjadi nitrogen biologis) yang unik untuk procaryotes dan mendapatkan mereka “peran penting” dalam siklus karbon dan nitrogen.

Ada proses metabolisme lainnya yang unik, atau hampir jadi, dalam procaryotes yang menanggung secara signifikan pada siklus elemen. Misalnya, procaryotes disebut lithotrophs menggunakan senyawa anorganik seperti amonia dan hidrogen sulfida sebagai sumber energi, dan lain-lain disebut respirers anaerobik menggunakan nitrat (NO3) atau sulfat (SO4) di tempat oksigen, sehingga mereka dapat bernafas tanpa udara.

Sebagian archaea adalah lithotrophs yang menggunakan hidrogen (H2) atau hidrogen sulfida (H2S) sebagai sumber energi, sementara banyak bakteri tanah yang respirers anaerob yang dapat menggunakan metabolisme pernapasan efisien mereka dalam ketiadaan O2.

Proses dasar heterotrophy tersebar di seluruh bakteri. Sebagian besar bakteri dalam tanah dan air, dan dalam asosiasi dengan hewan dan tumbuhan, yang heterotrof. Heterotrophy berarti hidup dari bahan organik mati, biasanya dengan beberapa cara respirasi (sama seperti hewan) atau fermentasi (sama seperti ragi atau bakteri asam laktat). Heterotrophs bakteri dalam rantai karbon yang penting dalam proses biodegradasi dan dekomposisi dalam kondisi aerob dan anaerob.

Pada bakteri, ada jenis unik fotosintesis yang tidak menggunakan H2O atau menghasilkan O2 yang berdampak pada siklus karbon dan sulfur.

Sementara itu, cyanobacteria (disebutkan di atas) memperbaiki CO2 dan menghasilkan O2 selama fotosintesis, dan mereka memberikan kontribusi yang sangat besar terhadap siklus karbon dan oksigen.

Daftar contoh keterlibatan mikroba dalam siklus unsur yang membentuk sistem hidup ini tak ada habisnya, dan mungkin setiap mikroba di web terlibat dalam cara yang intim dan unik.

Siklus Oksigen

Pada dasarnya, O2 berasal dari fotolisis H2O selama tanaman (oksigenik) fotosintesis. Dua kelompok utama dari mikroorganisme yang terlibat dalam proses ini, ganggang eukariotik, dan cyanobacteria prokariot (sebelumnya dikenal sebagai “ganggang biru-hijau”). Cyanobacteria dan ganggang merupakan sumber banyak O2 di atmosfer bumi. Tentu saja, tanaman menjelaskan beberapa produksi O2 juga, tetapi mikroba mendominasi di habitat laut yang meliputi sebagian besar planet ini.

Sejak organisme yang paling aerobik membutuhkan O2 yang dihasilkan dari fotosintesis tanaman, ini menetapkan hubungan antara fotosintesis tanaman dan respirasi aerobik, dua jenis menonjol dari metabolisme di bumi. Fotosintesis menghasilkan O2 yang dibutuhkan untuk respirasi aerobik. Respirasi menghasilkan CO2 yang dibutuhkan untuk pertumbuhan autotrofik.

CO2 + H2O —————–> CH2O (bahan organik) + tanaman O2 (oksigenik) fotosintesis

CH2O + O2 —————–> CO2 + H2O respirasi aerobik

Karena ini mikroba fotosintetik juga autotrofik (berarti mereka mengkonversi CO2 ke bahan organik selama pertumbuhan) mereka memiliki dampak yang sama pada siklus karbon.

Loading...

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *