光养生物是以光为主要能量来源(光合作用)的生物。它们能够捕捉电磁辐射(光),并利用它将二氧化碳转化为葡萄糖,最终转化为ATP(三磷酸腺苷),ATP是细胞水平上不同代谢过程所必需的生化能量单位。含有叶绿素色素的细胞反应中心的蛋白质负责从光中吸收能量。
光养生物可分为两大类:光自养生物和光异养生物。
光自养生物如绿色植物、藻类和蓝藻是食物链中的生产者。它们利用光合作用来减少无机化合物,如二氧化碳、无机盐和水,从而生成复杂的碳水化合物。
另一方面,光异养生物利用光能和光合作用,但不能减少二氧化碳,因此需要来自有机化合物的碳进行生物合成、复制和生长。它们的碳源来自环境中的碳水化合物、脂肪酸和醇。光异养生物的例子有紫色非硫细菌、绿色非硫细菌和太阳细菌。
化学营养体,主要是细菌和古细菌,是通过化学合成将无机化合物(矿物离子)如铁或硫作为其主要能量来源的生物体。它们的营养需求很简单,不依赖太阳光子生长。它们存在于光线无法穿透的深海等恶劣环境中。在这种条件下,化学营养生物通过营养基质的氧化/还原反应获得能量。它们能够氧化电子供体(氢),并利用反应能以及来自二氧化碳的碳,或来自有机来源的碳,为它们的细胞代谢和生长生产重要的营养素。
根据氢供体和碳源,有两种分类标准。
化学有机营养体是以有机氢为主要能源的生物。同产乙酰细菌就是这类细菌的一个例子,它们的氢来源于糖的发酵。
另一方面,化学石营养体是能够使用无机氢供体(如氨、硫化氢和铁)的生物体。这类细菌的一个例子是产甲烷古细菌,它将甲酸和二氧化碳转化为甲烷。
当细胞碳的来源是无机的并且主要来源于二氧化碳(CO2)的还原时,化养生物也可以是化养自养生物(硫细菌和铁细菌)。
它们是化学异养菌(真菌、感染性细菌、一些硫细菌),它们的细胞碳是通过同化环境中其他生物的有机化合物获得的。能量通过碳水化合物(主要是葡萄糖)、脂质和蛋白质的氧化释放到细胞中。
光养生物是以光为主要能源的生物。它们能够捕获光子,并通过称为光合作用的过程,将放射出的能量用于细胞的代谢过程,生成细胞的化学能量单位ATP。
化学营养体是指不能利用光作为能源的生物体,因此依靠无机化合物(如氨或氮气)的氧化和还原(化学合成)的化学反应作为其随后产生ATP的主要能源。
光养生物是根据其细胞碳源分类的。当碳源于二氧化碳等无机化合物的还原时,它们可以是光自养生物;当碳源于碳水化合物、脂肪酸和醇等有机化合物的同化时,它们可以是光异养生物。
当其细胞碳从二氧化碳中还原时,化学营养体被类似地分为化学自养生物;当其细胞碳从环境有机化合物中同化时,化学异养生物被类似地分为化学异养生物。
此外,在化学合成过程中,化学营养因子根据其电子供体提出了额外的分类标准。当氢主要来源于碳水化合物的有机底物时,它们是化学有机营养体;当氢从氨或硝酸盐等无机化合物中获得时,它们是化学石营养体。
光养型:绿色植物、藻类、蓝藻、太阳细菌、绿色非硫细菌、紫色非硫细菌。
化学营养体:大多数细菌和古细菌,如同产乙酰细菌、产甲烷细菌、硫和铁细菌、感染细菌和真菌。
从简单的单细胞原核生物到更复杂的多细胞植物或动物,所有的生物都需要能量和营养来完成所有的细胞代谢过程,如蛋白质合成、构建结构膜、繁殖和生长。这种能量的来源构成了生物分类的主要标准。因此,区分了两大类:光营养型和化学营养型。
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