4 Kategorien metabolischer Diversität
Nicht nur sind Mikroorganismen extrem weit verbreitet, aber in der mikrobiellen Welt gibt es auch eine beeindruckende Anzahl von verschiedenen Stoffwechselwege. Sie wissen, dass dies wegen der Verbindungen, die sie konsumieren und produzieren, sowie aus dem Studium der mikrobiellen Gene in der Natur gefunden.
Vor kurzem haben Wissenschaftler in der Lage gewesen, die vollständige Genome von vielen Mikroorganismen zu sequenzieren, präsentieren ihnen den Zugang zu den Sequenzen aller Gene geben. Dies bietet einen Einblick in das metabolische Potential einer Mikrobe, weil die Gene zu kennen Gegenwart kann vorschlagen, welche die Mikrobe Enzyme für den Stoffwechsel zu machen und zu nutzen.
Vier große Kategorien von metabolischen Vielfalt gehören: die wichtigste Energiebeschaffung Strategie verwendet, Strategien zur Gewinnung von Kohlenstoff, essentiellen Enzyme für das Wachstum und die Produkte nicht wesentlich für das Überleben genannt Sekundärmetaboliten.
Erste Energie
Es gibt drei Energiequellen in der Natur:
Organische Chemikalien (diejenigen, die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen)
Anorganische Chemikalien (die ohne Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen)
Licht
Chemoorganotrophy ist die Art der Stoffwechsel, wo Energie aus organischen Chemikalien kommt, während Chemolithotrophie ist die Art der Stoffwechsel, wo Energie aus anorganischen Chemikalien kommt. Phototrophie beinhaltet in einem Prozess von Lichtenergie in metabolischen Energie drehen genannt Photosynthese, und es kommt in zwei Formen:
Oxygenic Photosynthese Sauerstoff erzeugt und wird durch den Cyanobakterien (eine Art von Bakterien) und Algen (a eukaryote) sowie allen lebenden Pflanzen verwendet.
anoxygenen Photosynthese keinen Sauerstoff machen und wird von den purpurroten und grünen Bakterien (Arten von Bakterien, die in anaeroben Gewässern leben) verwendet.
Erfassen von Kohlenstoff
Alle lebenden Zellen brauchen viel Kohlenstoff, der Teil aller Proteine, Nukleinsäuren und Zellstrukturen ist.
Organismen, die organischen Kohlenstoff verwenden, werden genannt heterotrophs- chemorganotrophs fallen in diese Kategorie. Organismen, die Kohlendioxid verwenden (CO2) Für ihre Kohlenstoff Bedürfnisse genannt werden autotrophs- die meisten chemolithotrophs und phototrophs sind auch autotrophs, was sie macht Primärproduzenten in der Natur, weil sie machen organischem Kohlenstoff aus anorganischen CO2 das ist dann für sich selbst, chemoorganotrophs, und schließlich alle höheren Lebensformen.
Einige Organismen können zwischen heterotophy wechseln, wenn an organischem Kohlenstoff verfügbar und Autotrophie ist, wenn Nahrungsquellen laufen außerhalb diese Organismen genannt werden Mixotrophie.
Herstellung Enzyme
Einige Verbindungen in der Natur nicht durch Mikroorganismen abgebaut. Die Vielfalt der Verbindungen von ihnen produzierten ist groß und nicht vollständig bekannt. Ihre Stoffwechselprozesse sind von wesentlicher Bedeutung für den Umweltnährstoffkreislauf, und sie sind die Primärproduzenten, dass alle anderen das Leben auf der Erde zu unterstützen.
Mikroben sind Spezialisten auf erniedrigende Verbindungen, von den einfachsten bis zu den komplexesten und alles dazwischen. Sie sind die einzigen, die Lage zu verschlechtern beständige Pflanzenmaterial (Faser) aus Zellulose (Bausteine von Pflanzen verwendet, um ihre harten Zellwände zu machen) und Lignin (Bausteine von den Pflanzen für starre Struktur verwendet, wie in Holz und Stroh).
Die Mikroben in der Pansen (Teil einer Kuh oder verwandten Tiermagen) von Pflanzenfressern und die Eingeweide von Termiten sind verantwortlich für diese harte Pflanzenfasern zu verdauen. Pilze und Bakterien sind die Meister der spezielle Enzyme Herstellung komplexer Nahrungsquellen (hydrolytische Enzyme) zum Abbau einschließlich aller Formen von pflanzlichen und tierischen Geweben, einige Kunststoffe und sogar Metalle.
Sekundärmetabolismus
Mikrobielle Produkte, die nicht als Teil des zentralen Stoffwechsel produziert und sind nicht wesentlich für den täglichen Aktivitäten genannt werden Nebenprodukte. Viele dieser Produkte sind biologisch aktive Verbindungen, die in mit anderen Organismen zu interagieren. Antibiotika sind ein Beispiel für ein Sekundärprodukt verwendet, um mit anderen Mikroben zu interagieren.
Einige Pflanzenpathogene produzieren Substanzen, die Pflanzenhormone nachahmen, so dass sie das Pflanzenwachstum zu manipulieren. Andere Mikroben bilden Moleküle, die in der Kommunikation mit anderen Mikroorganismen nützlich sind, Insekten und Pflanzen.
Kenntnisse des Metabolismus von Mikroorganismen kann in einer Vielzahl von Weisen verwendet werden. Eine Möglichkeit ist, zu versuchen, sie in Kultur zu isolieren. Dies ist nicht immer einfach - es gibt viele Lücken in unserem Wissen über die metabolische Vielfalt der meisten Mikroorganismen sind.
Es ist relativ einfach, um die Temperatur und Sauerstoffbedingungen neu zu erstellen, sondern um für den Organismus auszuwählen, die Sie möchten, und wählen Sie gegen alle anderen Organismen, haben Sie einen bestimmten Zustand zu kennen, die nur für den Organismus der Wahl erforderlich ist.
Hier sind einige andere Möglichkeiten, wie das Wissen des mikrobiellen Stoffwechsels hat sich in den Fortschritten der Wissenschaft als nützlich erwiesen:
Mikrobielle Enzyme sind in der molekularbiologischen Forschung eingesetzt. Bakterielle Enzyme wie Taq DNA-Polymerase (verwendet für Sequenzen von DNA-Reproduktion) und Restriktionsenzyme (verwendet zu manipulieren DNA-Stücke in einem Cut-and-Paste-Mode) sind von unschätzbarem Wert Forschungswerkzeuge geworden.
Microbes werden verwendet, um tierische Proteine oder Enzyme, wie Insulin exprimieren. Wenn Wissenschaftler entdecken, dass eine Krankheit, kann mit einem bestimmten Protein oder Enzym gehärtet oder behandelt werden, wird es sehr nützlich und effizient für sie in der Lage sein, um das Molekül in Mikroben in Massen zu produzieren.
Mikrobielle Systeme werden als Teil von mikroskopisch kleinen Maschinen in der synthetischen Biologie verwendet. Zur Durchführung weiterer Forschung, stellen Wissenschaftler Gebrauch von dem, was wir wissen, den Umschlag der Technik und Genetik zu schieben. Die Wissenschaftler nutzen mikrobielle Prozesse zu ihr volles Potential, neue Dinge in Organismen zu schaffen.
Industrielle Prozesse in der Lebensmittel-, Zellstoff und Papier, Bergbau und Pharmaindustrie (um nur ein paar) die Vorteile der Vielfalt der Mikroben genommen. Da einige Mikroorganismen tolerieren extreme Bedingungen sind, sind die Enzyme, die sie produzieren, die in industriellen Umgebungen, wo die Bedingungen hart sein können.
Weil Wissenschaftler wissen nicht, alle die metabolische Vielfalt in der mikrobiellen Welt, haben sie nicht in der Lage gewesen, in der Kultur eine große Anzahl von Umwelt Mikroben zu isolieren. Dies hat große Lücken in Wissen über alle mikrobiellen Gruppen geführt, die es gibt.
Der Begriff mikrobielle dunkle Materie wurde für die Wissenschaftler wissen sehr wenig (und in den meisten Fällen fast nichts), um die überwiegende Zahl der mikrobiellen Linien zu beschreiben geprägt. Wie die dunkle Materie des Universums, die die Mehrheit der Materie ausmacht, ist mikrobielle dunkle Materie enorm und wahrscheinlich schwerer wiegt als die bekannten biologischen Vielfalt der Erde um mehrere Größenordnungen.