จุลินทรีย์ ใน กลุ่ม heterotrophs

เฮเทโรทรอพ ( ; [1]จากกรีกโบราณ ἕτερος heteros "อื่น ๆ" และτροφή trophḗ "โภชนาการ") เป็นสิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถผลิตเป็นของตัวเอง อาหารแทนที่จะรับสารอาหารจากแหล่งคาร์บอนอินทรีย์อื่น ๆซึ่งส่วนใหญ่เป็นพืชหรือสัตว์ ในห่วงโซ่อาหาร heterotrophs เป็นผู้บริโภคหลักรองและตติยภูมิ แต่ไม่ใช่ผู้ผลิต [2][3]มีชีวิตที่มี heterotrophic รวมทั้งหมดสัตว์และเชื้อราบางแบคทีเรียและ protists , [4]และหลายพืชกาฝากเฮเทโรทรอพระยะเกิดขึ้นในทางจุลชีววิทยาในปี 1946 เป็นส่วนหนึ่งของการจัดหมวดหมู่ของจุลินทรีย์ขึ้นอยู่กับชนิดของพวกเขาโภชนาการ [5]คำที่ใช้ในขณะนี้ในหลายสาขาเช่นระบบนิเวศในการอธิบายห่วงโซ่อาหาร

เฮเทอโรโทรฟอาจแบ่งย่อยได้ตามแหล่งพลังงาน ถ้า heterotroph ใช้พลังงานเคมีก็คือchemoheterotroph (เช่นมนุษย์และเห็ด) ถ้ามันใช้แสงเป็นพลังงานแสดงว่ามันเป็นโฟโตเฮเทอโรโทรฟ(เช่นแบคทีเรียที่ไม่ใช่กำมะถันสีเขียว )

เฮเทอโรโทรฟแสดงถึงหนึ่งในสองกลไกของโภชนาการ ( ระดับโภชนาการ ) อีกอย่างคือออโตโทรฟ ( อัตโนมัติ = ตัวเอง, ถ้วยรางวัล = โภชนาการ) Autotrophs ใช้พลังงานจากแสงแดด ( photoautotrophs ) หรือออกซิเดชันของสารประกอบอนินทรีย์ ( lithoautotrophs ) เพื่อเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์อนินทรีย์เป็นสารประกอบคาร์บอนอินทรีย์และพลังงานเพื่อดำรงชีวิต เมื่อเปรียบเทียบทั้งสองในแง่พื้นฐาน heterotrophs (เช่นสัตว์) กิน autotrophs (เช่นพืช) หรือ heterotrophs อื่น ๆ หรือทั้งสองอย่าง

Detritivoresเป็น heterotrophs ซึ่งได้รับสารอาหารจากการบริโภคเศษซาก (ย่อยสลายชิ้นส่วนของพืชและสัตว์รวมทั้งอุจจาระ ) [6] saprotrophs (เรียกว่า lysotrophs) เป็นchemoheterotrophsที่ใช้ในการย่อยอาหาร extracellularในการประมวลผลผุสารอินทรีย์; คำว่าส่วนใหญ่มักจะใช้เพื่ออธิบายเชื้อรากระบวนการนี้ส่วนใหญ่มักจะอำนวยความสะดวกผ่านการขนส่งการใช้งานของวัสดุดังกล่าวผ่านendocytosisภายในเส้นใยภายในและส่วนประกอบของเส้นใย[7]

เฮเทอโรโทรฟอาจเป็นออร์กาโนโทรฟหรือลิโธโทรฟ Organotrophs ใช้ประโยชน์จากการลดสารคาร์บอนเป็นแหล่งอิเล็กตรอนเช่นคาร์โบไฮเดรต , ไขมันและโปรตีนจากพืชและสัตว์ บนมืออื่น ๆ , lithoheterotrophs ใช้สารอนินทรีเช่นแอมโมเนีย , ไนไตรท์หรือกำมะถันเพื่อให้ได้อิเล็กตรอน วิธีการแบ่งประเภทของ heterotrophs ที่แตกต่างกันก็คือโดยการกำหนดให้เป็นchemotrophsหรือphototrophs โฟโตโทรฟใช้แสงเพื่อให้ได้พลังงานและดำเนินกระบวนการเผาผลาญในขณะที่เคมีโฟโตโทรฟใช้พลังงานที่ได้จากการออกซิเดชั่นของสารเคมีจากสิ่งแวดล้อม [8]

Photoorganoheterotrophs เช่นRhodospirillaceaeและแบคทีเรียที่ไม่ใช่กำมะถันสีม่วงสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์โดยใช้แสงแดดควบคู่ไปกับการออกซิเดชั่นของสารอินทรีย์ พวกเขาใช้สารประกอบอินทรีย์ในการสร้างโครงสร้าง พวกเขาไม่ได้แก้ไขก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และเห็นได้ชัดว่าไม่ได้มีคาลวินวงจร [9] Chemolithoheterotrophs เช่นOceanithermus profundus [10]ได้รับพลังงานจากการเกิดออกซิเดชันของสารอนินทรีรวมทั้งไฮโดรเจนซัลไฟด์ , ธาตุกำมะถัน , thiosulfateและโมเลกุลไฮโดรเจน Mixotrophs (หรือ facultative chemolithotroph) สามารถใช้คาร์บอนไดออกไซด์หรือคาร์บอนอินทรีย์เป็นแหล่งคาร์บอนซึ่งหมายความว่า mixotrophs มีความสามารถในการใช้ทั้งวิธี heterotrophic และ autotrophic [11] [12]แม้ว่าสารผสมจะมีความสามารถในการเจริญเติบโตภายใต้สภาวะที่แตกต่างกันทั้งแบบเฮเทอโรโทรฟิกและออโตโทรฟิคแต่ค. วัลการิสมีชีวมวลและผลผลิตของไขมันสูงกว่าเมื่อเติบโตภายใต้สภาวะเฮเทอโรโทรฟิค [13]

Heterotrophs โดยการบริโภคสารประกอบคาร์บอนที่ลดลงสามารถใช้พลังงานทั้งหมดที่ได้รับจากอาหาร (และมักจะเป็นออกซิเจน) [14]เพื่อการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ซึ่งแตกต่างจาก autotrophs ซึ่งต้องใช้พลังงานบางส่วนในการตรึงคาร์บอน [9]ทั้ง heterotrophs และ autotrophs มักจะขึ้นอยู่กับกิจกรรมการเผาผลาญของสิ่งมีชีวิตอื่นสำหรับสารอาหารอื่นที่ไม่ใช่คาร์บอน ได้แก่ ไนโตรเจนฟอสฟอรัสและกำมะถันและอาจเสียชีวิตจากการขาดอาหารที่ให้สารอาหารเหล่านี้ [15]สิ่งนี้ไม่เพียง แต่ใช้กับสัตว์และเชื้อราเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแบคทีเรียด้วย [9]

ผังงานเพื่อตรวจสอบว่าสปีชีส์เป็น autotroph, heterotroph หรือ subtype

• Autotroph
  • คีโมออโตโทรฟ
  • Photoautotroph
• เฮเทอโรทรอฟ
  • คีโมเฮเทอโรโทรฟ
  • โฟโตเฮเทอโรโทรฟ

เฮเทอโรโทรฟหลายชนิด ได้แก่เคมีมูร์กาโนเฮเทอโรโทรฟที่ใช้คาร์บอนอินทรีย์ (เช่นกลูโคส) เป็นแหล่งคาร์บอนและสารเคมีอินทรีย์ (เช่นคาร์โบไฮเดรตไขมันโปรตีน) เป็นแหล่งอิเล็กตรอน [16]ฟังก์ชั่น Heterotrophs เป็นผู้บริโภคในห่วงโซ่อาหารที่พวกเขาได้รับสารอาหารเหล่านี้จากsaprotrophic , พยาธิหรือสารอาหาร holozoic [17]พวกมันสลายสารประกอบอินทรีย์เชิงซ้อน (เช่นคาร์โบไฮเดรตไขมันและโปรตีน) ที่ผลิตโดยออโตโทรฟให้เป็นสารประกอบที่ง่ายกว่า (เช่นคาร์โบไฮเดรตเป็นกลูโคสไขมันเป็นกรดไขมันและกลีเซอรอลและโปรตีนเป็นกรดอะมิโน ) พวกมันปลดปล่อยพลังงานของ O 2 [14]โดยการออกซิไดซ์อะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนจากคาร์โบไฮเดรตลิพิดและโปรตีนเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำตามลำดับ

พวกเขาสามารถ catabolize สารประกอบอินทรีย์โดยการหายใจการหมักหรือทั้งสองอย่าง การหมักเฮเทอโรโทรฟเป็นทั้งแบบไม่ใช้ออกซิเจนเชิงปัญญาหรือภาระผูกพันที่ดำเนินการหมักในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนต่ำซึ่งการผลิต ATP มักควบคู่ไปกับฟอสโฟรีเลชันในระดับพื้นผิวและการผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย (เช่นแอลกอฮอล์ CO2 ซัลไฟด์) [18]จากนั้นผลิตภัณฑ์เหล่านี้สามารถทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับแบคทีเรียอื่น ๆ ในการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนและเปลี่ยนเป็น CO 2และ CH 4ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญสำหรับวัฏจักรคาร์บอนในการกำจัดผลิตภัณฑ์หมักอินทรีย์ออกจากสภาพแวดล้อมที่ไม่ใช้ออกซิเจน [18] Heterotrophs สามารถผ่านการหายใจซึ่งในการผลิตเอทีพีเป็นคู่กับphosphorylation oxidative [18] [19]สิ่งนี้นำไปสู่การปล่อยของเสียคาร์บอนที่ถูกออกซิไดซ์เช่น CO 2และของเสียที่ลดลงเช่น H 2 O, H 2 S หรือ N 2 O สู่ชั้นบรรยากาศ การหายใจและการหมักของจุลินทรีย์ Heterotrophic เป็นส่วนหนึ่งของการปลดปล่อย CO 2สู่ชั้นบรรยากาศทำให้สามารถใช้ autotrophs เป็นแหล่งของสารอาหารและพืชเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์เซลลูโลส [20] [19]

การหายใจในเฮเทอโรโทรฟมักมาพร้อมกับการใส่แร่ซึ่งเป็นกระบวนการแปลงสารประกอบอินทรีย์ให้อยู่ในรูปของอนินทรีย์ [20]เมื่อแหล่งสารอาหารอินทรีย์ที่ heterotroph นำเข้ามามีองค์ประกอบที่จำเป็นเช่น N, S, P นอกเหนือจาก C, H และ O พวกเขามักจะถูกกำจัดออกก่อนเพื่อดำเนินการออกซิเดชั่นของสารอาหารอินทรีย์และการผลิต ATP ผ่านทางการหายใจ [20] S และ N ในแหล่งคาร์บอนอินทรีย์จะถูกเปลี่ยนเป็น H 2 S และ NH 4 +โดยผ่านกระบวนการ desulfurylation และdeaminationตามลำดับ [20] [19] Heterotrophs ยังอนุญาตให้dephosphorylationเป็นส่วนหนึ่งของการสลายตัว [19]การเปลี่ยนแปลงของ N และ S จากรูปแบบอินทรีย์เพื่อรูปแบบอนินทรีเป็นส่วนหนึ่งที่สำคัญของไนโตรเจนและกำมะถันวงจร H 2 S ที่เกิดจาก desulfurylation จะถูกออกซิไดซ์ต่อไปโดย lithotrophs และ phototrophs ในขณะที่ NH 4 + ที่เกิดจากการปนเปื้อนจะถูกออกซิไดซ์โดย lithotrophs ไปยังรูปแบบที่พืชใช้ได้ [20] [19]ความสามารถของเฮเทอโรโทรฟในการแร่ธาตุที่จำเป็นมีความสำคัญต่อการอยู่รอดของพืช [19]

opisthokontsและprokaryotesส่วนใหญ่เป็น heterotrophic โดยเฉพาะอย่างยิ่งสัตว์และเชื้อราทุกชนิดมีความแตกต่างกัน [4]สัตว์บางชนิดเช่นปะการังสร้างความสัมพันธ์ทางชีวภาพกับ autotrophs และได้รับคาร์บอนอินทรีย์ด้วยวิธีนี้ นอกจากนี้พืชกาฝากบางชนิดยังเปลี่ยนความแตกต่างกันทั้งหมดหรือบางส่วนในขณะที่พืชที่กินเนื้อเป็นอาหารจะกินสัตว์เพื่อเพิ่มปริมาณไนโตรเจนในขณะที่ยังคงมี autotrophic อยู่

สัตว์จัดเป็น heterotrophs โดยการกินเชื้อราจัดเป็น heterotrophs โดยการดูดซึม