Biochemistry[edit]Lithotrophs consu

Biochemistry[edit]
Lithotrophs consume reduced compounds (rich in electrons).

Chemolithotrophs[edit]
A chemolithotroph (named after the process of chemolithotropy) is able to use inorganic reduced compounds as a source of energy. This process is accomplished through oxidation and ATP synthesis. The majority of chemolithotrophs are able to fix carbon dioxide (CO2) through the Calvin cycle, a metabolic pathway in which carbon enters as CO2 and leaves as glucose.[2] For some substrates, the cells must cull through large amounts of inorganic substrate to secure just a small amount of energy. This makes their metabolic process inefficient in many places and hinders them from thriving.[3] This group of organisms includes sulfur oxidizers, nitrifying bacteria, iron oxidizers, and hydrogen oxidizers.

The term "chemolithotropy" refers to a cell’s acquisition of energy from the oxidation of inorganic compounds, also known as electron donors. This form of metabolism is believed to occur only in prokaryotes and was first characterized by Russian microbiologist Sergei Winogradsky.[4]

Habitat of Chemolithotrophs[edit]
The survival of these prokaryotic bacteria is dependent on the physiochemical conditions of their environment. Although they are sensitive to certain factors such as quality of inorganic substrate, they are able to thrive under some of the most inhospitable conditions in the world, such as temperatures above 110 degrees Celsius and below 2 pH.[5] The most important requirement for chemolithotropic life is an abundant source of rich inorganic compounds.[6] These compounds are crucial for chemolithotrophs because they provide a suitable energy source/electron donor from which the microorganisms can fix CO2 and produce the energy they need to survive. Since chemosynthesis can take place in the absence of sunlight, these organisms are found mostly around hydrothermal vents and other locations rich in inorganic substrate.

The energy obtained from inorganic oxidation varies depending on the substrate and the reaction. For example, the oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur produces far less energy (50.1 kcal/mol or 210.4 kJ/mol) than the oxidation of elemental sulfur to sulfate (149.8 kcal/mol or 629.2 kJ/mol).[7] The majority of lithotrophs fix carbon dioxide through the Calvin cycle, an energetically expensive process.[2] For some substrates, such as ferrous iron, the cells must cull through large amounts of inorganic substrate to secure just a small amount of energy. This makes their metabolic process inefficient in many places and hinders them from thriving.[3]

Overview of the Metabolic Process[edit]
There is a fairly large variation in the types of inorganic substrates that these microorganisms can use to produce energy. The chemolithotrophs that are best documented are aerobic respirers, meaning that they use oxygen in their metabolic process. The list of these microorganisms that employ anaerobic respiration though is growing. At the heart of this metabolic process is an electron transport system that is similar to that of chemoorganotrophs. The major difference between these two microorganisms is that chemolithotrophs directly provide electrons to the electron transport chain, while chemoorganotrophs must generate their own cellular reducing power by oxidizing reduced organic compounds. Chemolithotrophs bypass this by obtaining their reducing power directly from the inorganic substrate or by the reverse electron transport reaction.[8]

In chemolithotrophs, the compounds - the electron donors - are oxidized in the cell, and the electrons are channeled into respiratory chains, ultimately producing ATP. The electron acceptor can be oxygen (in aerobic bacteria), but a variety of other electron acceptors, organic and inorganic, are also used by various species. Some lithotrophs produce organic compounds from carbon dioxide in a process called chemosynthesis, much as plants do in photosynthesis. Plants use energy from sunlight to drive carbon dioxide fixation, since both water and carbon dioxide are low in energy. By contrast, the hydrogen compounds used in chemosynthesis are high in energy, so chemosynthesis can take place in the absence of sunlight (e.g., around a hydrothermal vent). Other lithotrophs are able to directly utilize inorganic substances, e.g., iron, hydrogen sulfide, elemental sulfur, or thiosulfate, for some or all of their energy needs.[9][10][11][12][13]

Here are a few examples of chemolithotrophic pathways, any of which may use oxygen, sulfur or other molecules as electron acceptors:

Name Examples Source of energy and electrons Respiration electron acceptor
Iron bacteria Acidithiobacillus ferrooxidans Fe2+ (ferrous iron) → Fe3+ (ferric iron) + e−[14] O
2 (oxygen) → H
2O (water)[14]
Nitrosifying bacteria Nitrosomonas NH3 (ammonia) → NO−
2 (nitrite) + e−[15] O
2 (oxygen) → H
2O (water)[15]
Nitrifying bacteria Nitrobacter NO−
2 (nitrite) → NO−
3 (

Kết quả (Việt) 1:

Hóa sinh [sửa]Lithotrophs tiêu thụ giảm các hợp chất (giàu electron).Chemolithotrophs [sửa]Một chemolithotroph (được đặt tên sau khi quá trình chemolithotropy) có thể sử dụng hợp chất vô cơ giảm như là một nguồn năng lượng. Quá trình này được thực hiện thông qua các quá trình oxy hóa và tổng hợp ATP. Phần lớn các chemolithotrophs là có thể sửa chữa khí carbon dioxide (CO2) thông qua chu trình Calvin, một con đường chuyển hóa cacbon mà đi vào như CO2 và lá là glucose. [2] Đối với một số chất, các tế bào phải huỷ thông qua số lượng lớn các chất nền vô cơ để bảo đảm chỉ một lượng nhỏ năng lượng. Điều này làm cho quá trình trao đổi chất của họ không hiệu quả ở nhiều nơi và gây cản trở họ từ phát triển mạnh. [3] Nhóm sinh vật bao gồm lưu huỳnh oxidizers, nitrifying vi khuẩn, sắt oxidizers, và hiđrô oxidizers.Thuật ngữ "chemolithotropy" dùng để mua lại một tế bào năng lượng từ quá trình oxy hóa các hợp chất vô cơ, điện tử còn được gọi là nhà tài trợ. Đây là hình thức trao đổi chất được cho là xảy ra chỉ trong sơ và lần đầu tiên được đặc trưng bởi nhà vi sinh học Nga Sergei Winogradsky. [4]Môi trường sống của Chemolithotrophs [sửa]Sự sống còn của các vi khuẩn định là phụ thuộc vào điều kiện hóa lý của môi trường của họ. Mặc dù họ rất nhạy cảm với các yếu tố nhất định như chất lượng của các chất vô cơ chất nền, họ có thể phát triển theo một số trong những điều kiện khắc nghiệt nhất thế giới, chẳng hạn như nhiệt độ trên 110 độ c và dưới 2 pH. [5] các yêu cầu quan trọng nhất cho cuộc sống chemolithotropic là một nguồn phong phú giàu các hợp chất vô cơ. [6] những hợp chất rất quan trọng cho chemolithotrophs, bởi vì họ cung cấp một nhà tài trợ nguồn/điện tử phù hợp với năng lượng mà từ đó các vi sinh vật có thể sửa chữa CO2 và sản xuất năng lượng họ cần để tồn tại. Kể từ khi do có thể xảy ra trong sự vắng mặt của ánh sáng mặt trời, các sinh vật này được tìm thấy chủ yếu xung quanh lỗ thông hơi thủy nhiệt và các địa điểm giàu chất vô cơ chất nền.Năng lượng thu được từ quá trình oxy hóa vô cơ khác nhau tùy thuộc vào bề mặt và phản ứng. Ví dụ: quá trình oxy hóa của sulfua hiđrô để nguyên tố lưu huỳnh tạo ra ít năng lượng (kcal/mol 50,1 hoặc 210.4 kJ/mol) hơn quá trình oxy hóa của nguyên tố lưu huỳnh để sulfat (kcal/mol 149,8 hoặc 629.2 kJ/mol). [7] đa số lithotrophs sửa chữa điôxít cacbon thông qua chu trình Calvin, một quá trình tốn kém hăng hái. [2] Đối với một số chất, như kim sắt, các tế bào phải huỷ thông qua số lượng lớn các chất nền vô cơ để bảo đảm chỉ một lượng nhỏ năng lượng. Điều này làm cho quá trình trao đổi chất của họ không hiệu quả ở nhiều nơi và gây cản trở họ từ phát triển mạnh. [3]Tổng quan về các quá trình trao đổi chất [sửa]Đó là một sự thay đổi khá lớn trong các loại của các chất vô cơ, mà những vi sinh vật có thể sử dụng để sản xuất năng lượng. Chemolithotrophs tốt nhất tài liệu là hiếu khí respirers, nghĩa là họ sử dụng oxy trong quá trình trao đổi chất của họ. Danh sách các vi sinh vật kỵ khí hô hấp sử dụng mặc dù đang phát triển. Ở trung tâm của quá trình trao đổi chất này là một hệ thống vận chuyển điện tử tương tự như chemoorganotrophs. Sự khác biệt lớn giữa các vi sinh vật hai là chemolithotrophs trực tiếp cung cấp các điện tử để chuỗi vận tải điện tử, trong khi chemoorganotrophs phải tạo ra riêng của họ giảm tế bào quyền lực bằng cách ôxi hóa giảm chất hữu cơ. Chemolithotrophs bỏ qua điều này bằng cách lấy quyền lực của họ giảm trực tiếp từ bề mặt vô cơ hoặc phản ứng ngược electron vận tải. [8]Trong chemolithotrophs, các hợp chất - các nhà tài trợ electron - đang bị ôxi hóa trong tế bào và các điện tử được chuyển thành chuỗi đường hô hấp, cuối cùng sản xuất ATP. Tìm điện tử có thể oxy (ở vi khuẩn hiếu khí), nhưng một loạt các chất nhận khác ở điện tử hữu cơ và vô cơ, cũng được sử dụng bởi các loài khác nhau. Một số lithotrophs sản xuất các hợp chất hữu cơ từ khí carbon dioxide trong một quá trình được gọi là do, nhiều như nhà máy trong quá trình quang hợp. Nhà máy sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời để lái xe cố định lượng khí carbon dioxide, kể từ khi cả hai nước và khí carbon dioxide có ít năng lượng. Ngược lại, các hợp chất của hiđrô được sử dụng trong do là cao năng lượng, do đó, do có thể xảy ra trong sự vắng mặt của ánh sáng mặt trời (ví dụ, xung quanh một vent thủy nhiệt). Lithotrophs khác có thể trực tiếp sử dụng các chất vô cơ, ví dụ như, sắt, sulfua hiđrô, nguyên tố lưu huỳnh, thiosulfate, cho một số hoặc tất cả năng lượng của họ cần. [9] [10] [11] [12] [13]Dưới đây là một vài ví dụ của chemolithotrophic con đường, bất kỳ người trong số đó có thể sử dụng oxy, lưu huỳnh hoặc các phân tử khác như là chất nhận điện tử khác ở:Tên ví dụ mã nguồn của năng lượng và điện tử hô hấp điện tử tìmSắt vi khuẩn Acidithiobacillus ferrooxidans (bằng sắt) → Fe2 + Fe3 + (ferric sắt) + e− [14] O2 (oxy) → H2o (nước) [14]Nitrosifying vi khuẩn Nitrosomonas NH3 (amoniac) → NO−2 (nitrit) + e− [15] O2 (oxy) → H2o (nước) [15]Nitrifying vi khuẩn Nitrobacter NO−(nitrit) → 2 NO−3)

Kết quả (Việt) 2:

Hóa sinh [sửa]
Lithotrophs tiêu thụ giảm các hợp chất (giàu electron).

Chemolithotrophs [sửa]
Một chemolithotroph (được đặt tên sau khi quá trình chemolithotropy) có thể sử dụng các hợp chất vô cơ giảm như một nguồn năng lượng. Quá trình này được thực hiện thông qua quá trình oxy hóa và tổng hợp ATP. Phần lớn các chemolithotrophs có thể sửa chữa carbon dioxide (CO2) thông qua chu trình Calvin, một con đường trao đổi chất trong đó carbon đi vào như CO2 và lá như glucose. [2] Đối với một số chất, các tế bào phải tiêu hủy thông qua một lượng lớn các chất nền vô cơ đảm bảo chỉ một lượng nhỏ năng lượng. Điều này làm cho quá trình trao đổi chất của họ không hiệu quả ở nhiều nơi và gây cản trở họ phát triển. [3] Nhóm này sinh vật bao gồm các chất oxy hóa lưu huỳnh, vi khuẩn nitrat, chất oxy hóa sắt và chất oxy hóa hydro.

Thuật ngữ "chemolithotropy" dùng để mua lại của một tế bào năng lượng từ quá trình oxy hóa của các hợp chất vô cơ, còn được gọi là các nhà tài trợ điện tử. Đây là hình thức trao đổi chất được cho là xảy ra chỉ trong prokaryote và lần đầu tiên được đặc trưng bởi các vi sinh vật học Nga Sergei Winogradsky. [4]

Habitat của Chemolithotrophs [sửa]
Sự tồn tại của các vi khuẩn prokaryote là phụ thuộc vào các điều kiện hóa lý của môi trường. Mặc dù họ rất nhạy cảm với các yếu tố nhất định như chất lượng của các chất nền vô cơ, họ có thể phát triển mạnh dưới một số điều kiện khắc nghiệt nhất trên thế giới, chẳng hạn như nhiệt độ trên 110 độ C và dưới 2 độ pH. [5] Các yêu cầu quan trọng nhất đối với cuộc sống chemolithotropic là một nguồn phong phú của các hợp chất vô cơ phong phú. [6] các hợp chất này rất quan trọng cho chemolithotrophs vì họ cung cấp một nguồn năng lượng thích hợp nhà tài trợ / điện tử mà từ đó các vi sinh vật có thể sửa chữa CO2 và tạo ra năng lượng cần thiết để tồn tại. Kể từ chemosynthesis có thể diễn ra trong sự vắng mặt của ánh sáng mặt trời, những sinh vật này được tìm thấy chủ yếu xung quanh miệng phun thủy nhiệt và các địa điểm khác giàu chất vô cơ.

Năng lượng thu được từ quá trình oxy hóa vô cơ khác nhau tùy thuộc vào các chất nền và các phản ứng. Ví dụ, quá trình oxy hóa của hydro sulfide lưu huỳnh nguyên tố tạo ra ít năng lượng (50,1 kcal / mol hoặc 210,4 kJ / mol) so với quá trình oxy hóa của lưu huỳnh nguyên tố để sulfate (149,8 kcal / mol hoặc 629,2 kJ / mol). [7] đa số lithotrophs sửa carbon dioxide thông qua chu trình Calvin, một quá trình hăng hái đắt. [2] Đối với một số chất như sắt đen, tế bào phải tiêu hủy thông qua một lượng lớn các chất nền vô cơ để đảm bảo chỉ một lượng nhỏ năng lượng. Điều này làm cho quá trình trao đổi chất của họ không hiệu quả ở nhiều nơi và gây cản trở họ phát triển mạnh [3].

Tổng quan về quá trình chuyển hóa [sửa]
Có sự khác biệt khá lớn trong các loại chất vô cơ là các vi sinh vật có thể sử dụng để sản xuất năng lượng. Các chemolithotrophs đã được diễn tả tốt nhất là respirers hiếu khí, có nghĩa là họ sử dụng oxy trong quá trình trao đổi chất của họ. Danh sách của các vi sinh vật kỵ khí sử dụng hô hấp mặc dù đang gia tăng. Tại trung tâm của quá trình trao đổi chất này là một hệ thống vận chuyển điện tử mà là tương tự như của chemoorganotrophs. Sự khác biệt lớn giữa hai vi sinh vật này là chemolithotrophs trực tiếp cung cấp các electron vào chuỗi vận chuyển điện tử, trong khi chemoorganotrophs phải tạo ra năng lượng giảm di động riêng của họ bằng cách oxy hóa các hợp chất hữu cơ giảm. Chemolithotrophs bỏ qua điều này bằng cách lấy điện giảm trực tiếp từ các chất nền vô cơ hoặc bằng phản ứng vận chuyển điện tử ngược lại [8].

Trong chemolithotrophs, các hợp chất - các nhà tài trợ điện tử - bị oxy hóa trong tế bào, và các electron được chuyển vào chuỗi hô hấp, cuối cùng sản xuất ATP. Các nhận điện tử có thể được oxy (ở vi khuẩn hiếu khí), nhưng một loạt các chất nhận electron, hữu cơ và vô cơ, cũng được sử dụng bởi các loài khác nhau. Một số lithotrophs sản xuất các hợp chất hữu cơ từ carbon dioxide trong một quá trình gọi là chemosynthesis, nhiều như các nhà máy làm trong quang hợp. Thực vật sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời để lái xe carbon dioxide cố định, vì cả hai nước và carbon dioxide thấp về năng lượng. Ngược lại, các hợp chất hydro được sử dụng trong chemosynthesis cao về năng lượng, vì vậy chemosynthesis có thể diễn ra trong sự vắng mặt của ánh sáng mặt trời (ví dụ, xung quanh một miệng phun thủy nhiệt). Lithotrophs khác có thể trực tiếp sử dụng các chất vô cơ, ví dụ như, sắt, hydrogen sulfide, lưu huỳnh nguyên tố, hoặc thiosulfate, đối với một số hoặc tất cả các nhu cầu năng lượng của họ. [9] [10] [11] [12] [13]

Dưới đây là một vài ví dụ về con đường chemolithotrophic, bất kỳ trong đó có thể sử dụng oxy, lưu huỳnh hoặc các phân tử khác như nhận electron:

Tên Ví dụ Nguồn hô hấp chấp nhận electron năng lượng và electron
vi khuẩn sắt Acidithiobacillus ferrooxidans Fe2 + (màu sắt) → Fe3 + (sắt III) + e- [ 14] O
2 (oxy) → H
2O (nước) [14]
vi khuẩn Nitrosomonas Nitrosifying NH3 (ammonia) → không-
2 (nitrit) + e [15] O
2 (oxy) → H
2O (nước) [15]
vi khuẩn nitrat Nitrobacter không-
2 (nitrit) → không-
3 (