Strategia metaboliczna – zespół procesów metabolicznych wyróżniany na podstawie podstawowych typów pokarmu, tj. źródeł substancji budulcowych (przede wszystkim węgla) i źródeł energii.
Kryteria wyróżniania strategii:
źródło węgla związki organiczne – heterotrofia (cudzożywność) dwutlenek węgla i jony węglanowe – autotrofia (samożywność)
źródło użytecznej biologicznie energii utlenianie substancji chemicznych – chemotrofia absorpcja światła – fototrofia
donor elektronów (reduktor) związki organiczne – organotrofia związki nieorganiczne – litotrofia
akceptor elektronów (utleniacz) tlen – oddychanie tlenowe (aerobia) inne substancje – oddychanie beztlenowe (anaerobia) substancje nieorganiczne substancje organiczne – fermentacja
W przyrodzie występują różne kombinacje tych strategii. W związku z tym dany organizm może być określany terminem będącym kombinacją terminów oznaczających poszczególne strategie. Przykładowo, człowiek jest chemoorganoheterotrofem aerobowym, gdyż jest jednocześnie heterotrofem (odżywia się głównie substancjami organicznymi, będąc wszystkożercą), chemotrofem (źródłem energii magazynowanej w ATP jest utlenianie substancji chemicznych, np. glukozy), organotrofem (donorem elektronów są substancje chemiczne, np. glukoza), aerobem (ostatecznym akceptorem elektronów jest tlen). Strategie wraz z przyjmującymi je organizmami można grupować również w kategorie pośrednie – autotrotrofy można podzielić na chemoautotrofy i fotoautotrofy, fotoautotrofy na fotoorganoautotrofy i fotolitoautotrofy itd.
Przykłady organizmów przyjmujących możliwe strategie metaboliczne: heterotrofy chemoheterotrofy chemoorganoheterotrofy tlenowe – Opisthokonta (zwierzęta, grzyby, wiciowce kołnierzykowe), pierwotniaki niegdyś określane jako zwierzęce, liczne bakterie beztlenowe desulfuryzujące – niektóre bakterie i archeany fermentujące – niektóre bakterie, drożdże chemolitoheterotrofy tlenowe – bakterie wodorowe, Beggiatoa fotoheterotrofy fotoorganoheterotrofy beztlenowe – niektóre bakterie purpurowe, bakterie zielone, Heliobacteria fotolitoheterotrofy beztlenowe – purpurowe bakterie siarkowe autotrofy chemoautotrofy chemoorganoautotrofy chemolitoautotrofy tlenowe – bakterie nitryfikacyjne, siarkowe, wodorowe i żelazowe uzyskujące energię w wyniku utleniania odpowiednio: NH3 lub NO2, H2S, lub S, H2 i Fe3+ beztlenowe – bakterie denitryfikacyjne, bakterie desulfuryzacyjne, archeany metanogenne fotoautotrofy fotoorganoautotrofy tlenowe – niektóre purpurowe bakterie bezsiarkowe (Erythrobacter) beztlenowe – niektóre purpurowe bakterie bezsiarkowe fotolitoautotrofy tlenowe – sinice, rośliny, większość stramnopili, kryptomonady, eugleniny beztlenowe – purpurowe bakterie siarkowe, zielone bakterie siarkowe
W niektórych wypadkach dany organizm jest zdolny do wykorzystywania różnych ścieżek metabolicznych, w zależności od warunków, np. niektóre organizmy zasadniczo fotoautotroficzne wobec braku dostępu do światła mogą odżywiać się heterotroficznie, jest to miksotrofia. Zjawisko to częste jest u protistów, np. euglenin, co wprowadzało konfuzję w dawnych systemach taksonomicznych uwzględniających jedynie podział na rośliny i zwierzęta. Ponadto niektóre organizmy zasadniczo heterotroficzne mogą przez ścisłą symbiozę z autotrofami korzystać z nieorganicznych źródeł węgla (np. rurkoczułkowce, organizmy posiadające zoochlorelle lub zooksantelle). Mięśnie zwierząt (organizmów tlenowych) mogą w warunkach niedoboru tlenu przejściowo prowadzić oddychanie beztlenowe.
Porównanie strategii metabolicznych Fotosynteza Fotosynteza anoksygeniczna Chemosynteza Oddychanie beztlenowe Oddychanie tlenowe Fermentacja Źródło węgla asymilacja CO2 asymilacja CO2 (poza halobakteriami); niektóre wykorzystują również inne związki organiczne (wtedy nie są autotrofami) asymilacja CO2 związki organiczne związki organiczne związki organiczne Źródło energii energia świetlna energia świetlna utlenianie prostych związków nieorganicznych lub metanu utlenianie związków organicznych (glikoliza); wytworzenie gradientu elektrochemicznego i synteza ATP utlenianie związków organicznych (glikoliza); wytworzenie gradientu elektrochemicznego i synteza ATP utlenianie związków organicznych (glikoliza) Źródło elektronów woda (fotoliza wody) związki nieorganiczne (np. H2S, H2, S) lub proste związki organiczne (np. jabłczan) proste związki nieorganiczne lub metan związki organiczne (pośrednictwo NADH, FADH2) związki organiczne (pośrednictwo NADH, FADH2) związki organiczne (pośrednictwo NADH) Akceptor elektronów Nie dotyczy Nie dotyczy tlen (w przypadku organizmów tlenowych), utlenione metale, utlenione formy siarki, CO2, CO utlenione związki mineralne (np. siarczany, azotany) lub rzadziej niektóre związki organiczne (np. fumaran) tlen związki organiczne; ten sam substrat jest donorem elektronów i utleniania się do CO2 (reakcja dysmutacji) Przykłady organizmów rośliny, sinice bakterie purpurowe, bakterie zielone bakterie nitryfikacyjne, bakterie wodorowe bakterie denitryfikacyjne, bakterie desulfurykacyjne rośliny, ssaki drożdże Saccharomyces, bakterie kwasu mlekowego
Podsumowanie Poniższa tabela pokazuje ewentualne kombinacje opisanych cech: Źródło energii Źródło elektronów Źródło węgla Nazwa ŚwiatłoFoto- Organiczne-organo- Organiczne-heterotrof Fotoorganoheterotrof CO2-autotrof Fotoorganoautotrof Nieorganiczne-lito- Organiczne-heterotrof Fotolitoheterotrof CO2-autotrof Fotolitoautotrof Związki chemiczneChemo- Organiczne-organo- Organiczne-heterotrof Chemoorganoheterotrof CO2-autotrof Chemoorganoautotrof Nieorganiczne-lito- Organiczne-heterotrof Chemolitoheterotrof CO2-autotrof Chemolitoautotrof
Bibliografia
Kategoria:Metabolizm Kategoria:Ekologia Kategoria:Typologia organizmów Kategoria:Listy związane z biologią