شیمیواتوتروف ها

شیمیواتوتروف ها چه هستند؟

شیمیواتوتروف ها، انرژی را از اکسیداسیون ترکیبات غیر آلی احیـاء شـده ماننـد آمونیـاک، نیتریـت،  آهن فروس و سولفید بدست می­آورند. شـیمیوهتروتروف هـا معمـولاً انـرژی خـود را از اکـسیداسیون ترکیبات آلی بدست می­آورند. واکنش­های شیمیایی تولیـد کننـده انـرژی در شیمیواتوتروف ها، واکـنش­های اکسید و احیاء می­باشد .این واکنشها شامل انتقال الکترون از یک دهنده الکترون به یک گیرنـده الکتـرون است. دهنده الکترون اکسید و گیرنده الکترون احیاء می­شود. گیرنده و دهنده الکتـرون بـا توجـه بـه میکروارگانیسم می­تواند ترکیبات آلی یا غیر آلی باشد. گیرنده الکترون ممکن اسـت در داخـل سـلول در حین متابولیـسم (آنـدوژنز) قابـل اسـتفاده باشـد . و یـا از بیـرون سـلول (ماننـد اکـسیژن محلـول) باشد.

اگزوژنز، ارگانیسم­هایی که تولید انرژی در آنها با انتقال الکترون به یک گیرنده الکترون خارجی توسط یک آنزیم صورت می­گیرد، در اصـطلاح متابولیـسم تنفـسی دارنـد. هنگامیکـه از یـک گیرنـده­ الکترون داخلی استفاده شود، فرآیند را متابولیسم تخمیری می­نامند. که این متابولسم بـازده انـرژی مـوثر کمتـری نسبت به فرآیند تنفسی دارد.

انواع تروف ها و کاربرد آنها

ارگانیسم های هتروتروف

ارگانیسم­های هتروتروف که بطور کامل تخمیـر کننـده هـستند، بـازده سلولی و سرعت­های رشد کمتری نسبت به هتروتروف­های تنفسی دارد. وقتی باکتری­های تصفیه فاضلاب، اکسیژن را بعنوان گیرنده الکترون استفاده می­کنند، واکنش هوازی است و واکنـش­هایی که شامل سایر گیرنده­های الکترون است، بعنوان بی­هوازی مطرح شده­اند. عبـارت انوکـسیک بـرای متمایز کردن استفاده از نیترات یا نیتریت بعنوان گیرنده نهایی الکترون از سایر مواد تحت شـرایط بـی­هوازی بکاربرده می­شود. احیاء نیتریت یا نیترات تحت شرایط انوکسیک به گـاز نیتـروژن انجـام مـی­شود و این واکنش تحت عنوان دنیتریفیکاسیون بیولوژیکی نیز عنوان شده است.

باکتری های تصفیه فاضلاب

باکتری­های تصفیه فاضلاب و ارگانیـسم­هـایی کـه نیازهای انرژی خود را فقط با اکسیژن بدست می­آورند، باکتری­های هوازی اجباری نام دارند. تعدادی از باکتری­ها می­توانند از اکسیژن یا هنگامی که اکسیژن در دسترس نباشد، از نیتریت/ نیترات بعنوان گیرنده الکترون استفاده کنند. این باکتری­های تصفیه فاضلاب را باکتری هوازی اختیاری نامیده می­شود. ارگانیـسم­هایی که انرژی را از طریق تخمیر تولید می­کنند و فقط در محـیط فاقـد اکـسیژن وجـود دارنـد، بـی­هوازی اجباری می­باشد. بی­هوازی­های اختیاری توانایی رشد در حضور و یا غیاب اکـسیژن مولکـولی را دارند و بر اساس توانایی متابولیکی آنها به دو زیر گروه تقسیم می­شوند. بی­هوازی­های اختیاری واقعـی که با توجه به حضور یا غیاب اکسیژن مولکولی می­تواننـد از حالـت اختیـاری بـه متابولیـسم تنفـسی هوازی تغییر پیدا کنند. بی­هوازی­های آئروتولرانت­، متابولیسم کاملاً تخمیـری دارنـد؛ ولـی بـه حـضور اکسیژن مولکولی نسبتاً غیر حساس می­باشند.

اگزوژن ها چیست؟

گیرنده الکترون ممکن است در داخل سلول در حین متابولیسم  قابل استفاده باشد که اندوژن نامیده می­شود . در صورتی که  بیرون سلول (مانند اکسیژن محلول) تامین شودکه اگزوژن گفته می­شود.

تفاوت شیمیوتروف ها و فوتوتروف ها

سایر عوامل رشد و مواد مغذی

نیتروژن، گوگرد، فسفر، پتاسیم، منیزیم، کلسیم، آهن، سدیم و کلر مواد مغذی غیر آلی اصلی مورد نیاز برای میکروارگانیسمها است .روی، منگنز، مولیبدن، سلنیم، کبالت، مس و نیکل مواد مغذی جزئی اصلی میباشد. مواد مغذی آلی مورد نیاز تحت عنوان عوامل رشد می­باشد که ترکیبات مورد نیاز برای یک ارگانیسم بصورت پیش نیاز یا ساخت مواد سلولی آلی است که نمی تواند از سایر منابع کربن تامین شود. با وجود اینکه نیاز به عوامل رشد از یک ارگانیسم به ارگانیسم دیگر متفاوت است . ولی عوامل رشد مهم به سه گروه زیرتقسیم می شوند. 1)اسیدهای آمینه 2) بازهای نیتروژن­دار پورینی و پیریمدینی و 3) ویتامین ها.

برای تصفیه فاضلاب شهری معمولاً مواد مغذی کافی وجود دارد. اما در فاضلابهای صنعتی ممکن است اضافه کردن مواد مغذی برای فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی مورد نیاز باشد. فقدان نیتروژن و فسفات کافی مخصوصًاً در تصفیه فاضلاب­های فرآیندهای غذایی یا فاضلاب­هایی که مواد آلی بالایی دارند متداول است.