Prvi i moderni fotosintezirajući organizmi

Neki organizmi mogu uhvatiti energiju sunčeve svjetlosti i koristiti ga za proizvodnju organskih spojeva. Ovaj proces poznat kao fotosinteza je potrebna za održavanje života jer osigurava energiju i za proizvođače i potrošače. Fotosintetski organizmi, također poznati kao fotoautotrofi su organizmi sposobni za proces fotosinteze i uključuju više biljaka, nekih proticaja (alga i eurena), kao i bakterije.

Kada se fotosinteza, svjetlosna energija pretvara u kemijsku energiju, koja se pohranjuje kao glukoza (šećer). Anorganski spojevi (ugljični dioksid, voda i sunčeva svjetlost) koriste se za proizvodnju glukoze, kisika i vode. Fotosintetski organizmi koriste se ugljik za dobivanje organskih molekula (ugljikohidrata, lipida i proteina), koji su potrebni za izgradnju biološke mase.

Kisik formiran u obliku fotosinteze nusprodukta, koji koriste mnogi organizmi, uključujući biljke i životinje, za stanično disanje. Većina organizama oslanja se na fotosintezu, izravno ili neizravno, za hranjive tvari. Heterotrofni organizmi, kao što su životinje, većina bakterija i gljiva nisu sposobna za fotosintezu ili proizvoditi biološke spojeve iz anorganskih izvora. Dakle, oni moraju konzumirati fotooyntthetic organizme i druge autotrope za hranjive tvari.

Prvi fotosintezirajući organizmi

Znamo vrlo malo o najranijim izvorima i organizmima fotosinteze. Bilo je brojnih prijedloga o tome gdje i kako je taj proces nastao, ali ne postoje izravni dokazi za potvrdu bilo kojeg mogućeg podrijetla. Postoje impresivni dokazi da su se prvi fotosintetski organizmi pojavili na Zemlji od oko 3,2 do 3,5 milijardi godina u obliku Stromatolita, slojevitih struktura sličnih oblicima koji tvore neke moderne cijanobakterije. Tu je i izotopni dokaz ugljikovog fiksacije ugljika oko 3,7-3,8 milijardi godina, iako ne postoji ništa što je naznačeno da su ti organizmi bili fotosinteza. Sve ove izjave o ranoj fotosintezi su vrlo kontradiktorni i uzrokovali mnoge sporove u znanstvenoj zajednici.

Iako se vjeruje da se život prvi put pojavio na zemlji oko 3,5 milijardi godina, vjerojatno rani organizmi nisu metabolizirali kisik. Umjesto toga, oni se oslanjaju na minerali otopljene u vrućoj vodi oko vulkanskog eroxa. Moguće je da su cijanobakterije počele proizvoditi kisik kao nusproizvod fotosinteze. Kako se koncentracija kisika povećava u atmosferi, počeo je otrovati mnoge druge oblike ranog života. To je dovelo do evolucije novih organizama koji bi mogli koristiti kisik u procesu poznatom kao disanje.

Moderni fotosintezirajući organizmi

Glavnim organizmima koji recikliraju energiju sunca u organskim spojevima uključuju:

• Bilje;
• Alge (diatomi algi, fitoplanktona, zelenih algi);
• Evglen;
• Bakterije - cijanobakterije i anoksigenične fotosintetske bakterije.

Fotosinteza u biljkama

Fotosinteza biljaka pojavljuje se u specijaliziranim organodama biljnih stanica, nazvanih kloroplasta. Kloroplasti se nalaze u lišću biljaka i sadrže klorofil pigment. Ovaj zeleni pigment apsorbira energiju rasvjete potrebnu za proces fotosinteze. Kloroplasti sadrže unutarnji membranski sustav koji se sastoji od konstrukcija koje se nazivaju thilakoids, koji služe kao na mjestima u transformaciji lagane energije u kemijsku energiju. Ugljični dioksid se pretvara u ugljikohidrate u postupku poznatom kao fiksacija ugljika ili ciklus Calvina. Ugljikohidrati se mogu pohraniti kao škrob koji se koristi tijekom disanja ili za proizvodnju celuloze. Kisik koji se formira u procesu oslobađa se u atmosferu kroz pore u lišću biljaka, nazvanim prašinom.

Biljke i ciklus hranjivih tvari

Biljke igraju važnu ulogu u ciklusu hranjivih tvari, osobito ugljikovog i kisika. Vodeni i kopneni postrojenja (cvjetnice, mahovi i paprati) pomažu regulirati ugljik u atmosferi, uklanjanjem ugljičnog dioksida iz zraka. Biljke su također važne za proizvodnju kisika, koji se oslobađa u zrak kao vrijedan nusprodukt fotosinteze.

Alge i fotosinteza

Alge su eukariotski organizmi koji imaju obilježja obje biljke i životinje. Kao i životinje, alge se mogu hraniti organskim materijalom u svom okruženju. Neke alge također sadrže organele i strukture pronađene u životinjskim stanicama, kao što su flagella i centrioli. Kao što su biljke, alge sadrže fotosintetske organele, nazvane kloroplaste. Kloroplasti sadrže klorofil - zeleni pigment, koji apsorbira svjetlosnu energiju za fotosintezu. Alge također imaju i druge fotosintetske pigmente, kao što su karotenoidi i fikobiline.

Alge mogu biti neosjetljive ili postoje u velikim muženičkim organizmima. Žive u raznim staništima, uključujući slane i slatke vodene medije, mokro tlo ili pasminu. Fotosintetske alge, poznate kao fitoplankton, nalaze se kako u moru i na slatkovodnom mediju. Morski fitoplankton sastoji se od diatoma i dinoflagelata. Slatkovodni fitoplankton uključuje zelene alge i cijanobakterije. Phytoplankton pluta blizu površine vode kako bi dobio najbolji pristup suncu, koji je potreban za fotosintezu. Fotosintetske alge vitalne su za globalni ciklus tvari, kao što su ugljik i kisik. Oni apsorbiraju ugljični dioksid iz atmosfere i generiraju više od polovice kisika na planetarnoj razini.

Evglen

EVKLEN - UNICELLULARNI SHEENS koji su klasificirani prema tipu EVLEN (Euklenophyta) s algama zbog sposobnosti fotosinteze. Trenutno, znanstvenici vjeruju da nisu algi, ali stekli svoje fotosintetske sposobnosti kroz endosimbiotične odnose s zelenim algama. Tako je Evlen bio smješten u tipologiju Evglenosa (Eukronozoa).

Fotosintetske bakterije:

Cijanobakterije

Cijanobakterije su kisik fotosintetski bakterije. Prikupljaju solarnu energiju, apsorbiraju ugljični dioksid i izlučivanje kisika. Kao biljke i alge, cijanobakterije sadrže klorofil i pretvaraju ugljični dioksid u glukozi kroz fiksiranje ugljika. Za razliku od eukariotskih biljaka i algi, cijanobakterije su prokariotski organizmi. Nedostaje im okružena membrana jezgre, kloroplasta i drugih organala pronađenih u biljkama i algae stanica. Umjesto toga, cijanobakterije imaju dvostruku vanjsku staničnu membranu i presavijene unutarnje thilakoidne membrane, koje se koriste u fotosintezi. Cijanobakterije također mogu pričvrstiti dušik, proces pretvaranja atmosferskog dušika u amonijak, nitrit i nitrat. Te se tvari apsorbiraju postrojenjima za sintezu bioloških spojeva.

Cijanobakterije se nalaze u različitim zemaljskim biomama i vodenim okruženjima. Neki od njih se smatraju ekstremitetima, jer žive u izuzetno teškim uvjetima, kao što su vrući izvori i spremnici hiperweeda. Cyanobacteria također postoje kao fitoplankton i mogu živjeti u drugim organizmima kao što su gljive (lišajevi), najjednostavnije i biljke. Oni sadrže pigmente s ficheryThranim i fikotinom koji je odgovoran za svoju plavo-zelenu boju. Te bakterije se ponekad pogrešno nazivaju plavo-zelene alge, iako im ne pripadaju.

Anoksigenične bakterije

Anoksigenične fotosintetske bakterije su fotoautotrofi (sintetizirati hranu pomoću sunčeve svjetlosti) koja ne proizvode kisik. Za razliku od cijanobakterija, biljaka i algi, ove bakterije ne koriste vodu kao donora elektrona u elektronskom krugu prijevoza u proizvodnji ATP-a. Umjesto toga, koriste vodik, vodikov sulfid ili sumpor kao glavne donatore elektrona. Anoksigenične bakterije se također razlikuju od cijanobakterija u tome što nemaju klorofil za apsorpciju svjetla. Oni sadrže bakterioklophyll, koji je sposoban apsorbirati kraće valove svjetla od klorofila. Tako se bakterije s bakterijama s bakteriolorofilom obično nalaze u dubokim vodovodnim zonama gdje mogu prodrijeti kraće valne duljine svjetla.

Primjeri anoksigeničnih fotosintetskih bakterija uključuju ljubičaste i zelene bakterije. Purple bakterijske stanice su različite oblike (sferične, štap, spirale), a mogu biti pokretni ili nisu pokretni. Purple sumporne bakterije se obično nalaze u vodenim medijima i sumpornim izvorima gdje je prisutan vodikov sulfid i prisutan nijedan kisik. Purpurne norcedevne bakterije koriste niže koncentracije sulfida od magenta sumpornih bakterija. Zelene bakterijske stanice obično imaju sferični ili štap oblika, i uglavnom ne pokretne. Zelene sumporne bakterije koriste sulfid ili sumpor za fotosintezu i ne mogu živjeti s kisikom. Oni cvjetaju u vodenim medijima bogatim vodama i ponekad tvore zelenkastu ili smeđe boje u svojim staništima.