التغذية الذاتية: الخصائص والمراحل والأنواع والأمثلة - مادة الاحياء - 2026

و التغذية ذاتية التغذية هي العملية التي تحدث في الكائنات ذاتية التغذية، حيث يتم إنتاج المركبات الضرورية من المواد غير العضوية لصيانة وتطوير هذه الكائنات الحية. في هذه الحالة ، تأتي الطاقة من ضوء الشمس أو بعض المركبات الكيميائية.

على سبيل المثال ، تعتبر النباتات والطحالب كائنات ذاتية التغذية ، لأنها تنتج طاقتها الخاصة ؛ لا يحتاجون إلى إطعام الكائنات الحية الأخرى. في المقابل ، فإن الحيوانات العاشبة أو النهمة أو آكلة اللحوم هي كائنات غيرية التغذية.

التغذية ذاتية التغذية. المصدر: pixabay.com

مع الأخذ في الاعتبار نوع المصدر المستخدم في إجراء التغذية ، هناك كائنات ضوئية ذاتية التغذية وكيميائية. تحصل الأولى على طاقتها من ضوء الشمس وتمثلها النباتات والطحالب وبعض البكتيريا الضوئية.

من ناحية أخرى ، تستخدم المغذيات الكيميائية العديد من المركبات غير العضوية المختزلة ، مثل الهيدروجين الجزيئي ، لأداء الإجراءات التي تسمح لها بالحصول على العناصر الغذائية. تتكون هذه المجموعة من البكتيريا.

مميزات

- تحويل الطاقة

ينص المبدأ الأول للديناميكا الحرارية على أن الطاقة لا يتم تدميرها أو إنشاؤها. يخضع لتحولات في أنواع أخرى من الطاقة ، تختلف عن المصدر الأصلي. بهذا المعنى ، في التغذية الذاتية ، يتم تحويل الطاقة الكيميائية والشمسية إلى منتجات ثانوية مختلفة ، مثل الجلوكوز.

- نقل الطاقة

التغذية الذاتية هي نموذجية للكائنات ذاتية التغذية ، التي تشكل أساس جميع السلاسل الغذائية. بهذا المعنى ، يتم نقل الطاقة من autotrophs إلى المستهلكين الأساسيين الذين يستهلكونها ثم إلى الحيوانات آكلة اللحوم التي تلتهم الأساسيات.

وبالتالي ، فإن النبات ، باعتباره كائنًا ذاتي التغذية أو كائنًا منتجًا ، هو الغذاء الرئيسي للغزلان (المستهلك الأساسي) وأسد الجبل (المستهلك الثانوي) ، فهو يصطاد ويستهلك الغزلان. عندما يموت الأسد ، تعمل الكائنات الحية الدقيقة والبكتيريا على المادة المتحللة ، وتعود الطاقة إلى الأرض مرة أخرى.

في الفتحات الحرارية المائية ، تعد البكتيريا ذاتية التغذية هي الكائن المنتج لشبكة الغذاء. بلح البحر والقواقع هم المستهلكون الأساسيون ، ويتغذون على البكتيريا. بدوره ، يشمل الأخطبوط هذه الرخويات في نظامه الغذائي.

- الهياكل والمواد المتخصصة

البلاستيدات الخضراء

كلوروبلاست

البلاستيدات الخضراء هي عضيات بيضاوية توجد في خلايا النباتات والطحالب. وهي محاطة بأغشية وتحدث عملية التمثيل الضوئي داخلها.

يحتوي النسج الغشائي المحيط بهما على بنية مستمرة تحددهما. الطبقة الخارجية قابلة للاختراق ، بسبب وجود بورينات. أما الغشاء الداخلي فهو يحتوي على بروتينات مسئولة عن نقل المواد.

يوجد بداخلها تجويف يعرف بالسدى. هناك ريبوسومات ودهون وحبيبات نشا ودنا دائري مزدوج الشريطة. بالإضافة إلى ذلك ، لديهم أكياس تسمى الثايلاكويدات ، تحتوي أغشيتها على أصباغ التمثيل الضوئي ، والدهون ، والإنزيمات والبروتينات.

أصباغ التمثيل الضوئي

تمتص هذه الأصباغ الطاقة من ضوء الشمس ، ليتم معالجتها بواسطة نظام التمثيل الضوئي.

الكلوروفيل

الكلوروفيل

الكلوروفيل هو صبغة خضراء تتكون من حلقة من بروتين كروموبروتين يسمى بورفيرين. من حولها ، تهاجر الإلكترونات بحرية ، مما يجعل الحلقة لديها القدرة على اكتساب أو فقدان الإلكترونات.

لهذا السبب ، لديها القدرة على توفير إلكترونات يتم تنشيطها لجزيئات أخرى. وبالتالي ، يتم التقاط الطاقة الشمسية ونقلها إلى هياكل ضوئية أخرى.

هناك عدة أنواع من الكلوروفيل. الكلوروفيل أ موجود في النباتات والطحالب. تم العثور على النوع ب في النباتات والطحالب الخضراء. من ناحية أخرى ، يوجد الكلوروفيل ج في دينوفلاجيلات والنوع د ، تمتلكه البكتيريا الزرقاء.

الكاروتينات

مثل غيرها من أصباغ التمثيل الضوئي ، تلتقط الكاروتينات الطاقة الضوئية. ومع ذلك ، بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تساهم في تبديد الإشعاع الممتص الزائد.

تفتقر الكاروتينات إلى القدرة على استخدام الطاقة الضوئية مباشرة في عملية التمثيل الضوئي. هذه تنقل الطاقة الممتصة إلى الكلوروفيل ، وهذا هو السبب في أنها تعتبر أصباغ ملحقة.

البيئات القاسية

بطيئات المشية ، شعبة معروفة بقدرتها على البقاء في بيئات قاسية للغاية. المصدر: Willow Gabriel، Goldstein Lab، via Wikimedia Commons

يتم توزيع العديد من المغذيات الكيميائية ، بما في ذلك البكتيريا الآزوتية ، في البحيرات والبحار وعلى الأرض. ومع ذلك ، يميل البعض الآخر إلى العيش في بعض النظم البيئية غير العادية ، حيث توجد المواد الكيميائية اللازمة لإجراء الأكسدة.

على سبيل المثال ، تقوم البكتيريا التي تعيش في البراكين النشطة بأكسدة الكبريت لصنع طعامها. أيضًا ، في منتزه يلوستون الوطني بالولايات المتحدة ، توجد بكتيريا موجودة في الينابيع الساخنة. كما يعيش البعض في أعماق المحيط بالقرب من الفتحات الحرارية المائية.

في هذه المنطقة ، تتسرب المياه من خلال شق في الصخور الساخنة. يؤدي هذا إلى دمج معادن مختلفة في مياه البحر ، من بينها كبريتيد الهيدروجين ، الذي تستخدمه البكتيريا في التخليق الكيميائي.

مراحل التغذية الذاتية

بشكل عام ، تتطور التغذية الذاتية التغذية على ثلاث مراحل. هؤلاء هم:

مرور الغشاء والتقاط الطاقة

في هذه العملية ، تمر الجزيئات غير العضوية المختزلة ، مثل الأمونيا ، والجزيئات غير العضوية البسيطة ، مثل الأملاح والماء وثاني أكسيد الكربون ، عبر غشاء الخلية شبه المنفذ ، دون التسبب في إهدار طاقة الخلية.

من ناحية أخرى ، يحدث التقاط الطاقة الضوئية في الكائنات ذات التغذية الضوئية ، وهو المصدر المستخدم لتنفيذ عملية التمثيل الضوئي.

التمثيل الغذائي

أثناء التغذية الذاتية ، تحدث مجموعة من التفاعلات الكيميائية في سيتوبلازم الخلية. نتيجة لهذه العمليات ، يتم الحصول على الطاقة الكيميائية الحيوية التي ستستخدمها الخلية لأداء وظائفها الحيوية.

إفراز

تتكون هذه المرحلة النهائية من التخلص ، من خلال غشاء الخلية شبه المنفذ ، من جميع النفايات الناتجة عن التمثيل الغذائي الغذائي.

أنواع

مع الأخذ في الاعتبار نوع مصدر الطاقة المستخدم ، يتم تصنيف التغذية ذاتية التغذية بطريقتين ، التغذية الضوئية والتغذية الكيميائية.

فوتوتروفس

التغذية الضوئية هي كائنات حية تحصل على الطاقة لصنع مركبات عضوية من ضوء الشمس ، وهي عملية تسمى التمثيل الضوئي. تنتمي هذه المجموعة إلى الطحالب الخضراء والنباتات وبعض بكتيريا التمثيل الضوئي.

يحدث التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء وله مرحلتان. الأول هو الضوء. في هذا ، هناك تفكك لجزيء الماء الذي تستخدم فيه الطاقة الضوئية. نتاج هذه المرحلة هو جزيئات ATP و NADPH.

يتم استخدام هذه الطاقة الكيميائية في المرحلة الثانية من العملية ، والمعروفة باسم المرحلة المظلمة. يحدث هذا في سدى البلاستيدات الخضراء ويتلقى هذا الاسم لأنه لا يتطلب طاقة ضوئية لإجراء العمليات الكيميائية.

يستخدم NADPH و ATP ، نتاج المرحلة الضوئية ، لتخليق المواد العضوية ، مثل الجلوكوز ، باستخدام ثاني أكسيد الكربون والكبريتات والنتريت والنترات كمصدر للنيتروجين.

Chemoautotrophs

Nitrobacter هو جنس من البكتيريا الكيماوية

الكائنات ذات التغذية الكيميائية ، التي تمثلها البكتيريا ، قادرة على استخدام مركبات غير عضوية مخفضة كأساس لعملية التمثيل الغذائي في الجهاز التنفسي.

بنفس طريقة التغذية الضوئية ، تستخدم هذه المجموعة ثاني أكسيد الكربون (CO2) كمصدر رئيسي للكربون ، يتم استيعابها بنفس الطريقة ، من خلال تفاعلات دورة كالفن. ومع ذلك ، على عكس هذه ، لا تستخدم المواد الكيميائية الكيميائية ضوء الشمس كمصدر للطاقة.

الطاقة التي يحتاجونها هي نتاج أكسدة بعض المركبات غير العضوية المختزلة ، مثل الهيدروجين الجزيئي والحديد الحديدية وكبريتيد الهيدروجين والأمونيا وأشكال مختلفة من الكبريت المختزل (H2S ، S ، S2O3-).

حاليًا ، توجد المغذيات الكيميائية بشكل شائع في المياه العميقة ، حيث يكون ضوء الشمس صفرًا تقريبًا. تحتاج العديد من هذه الكائنات الحية للعيش حول الفتحات البركانية. وبهذه الطريقة تكون البيئة دافئة بدرجة كافية لتحدث عملية التمثيل الغذائي بمعدل مرتفع.

أمثلة على الكائنات الحية ذات التغذية الذاتية

النباتات

مع استثناءات قليلة ، مثل صائدة الذباب فينوس (Dionaea muscipula) التي يمكنها احتجاز الحشرات وهضمها عن طريق العمل الأنزيمي ، فإن جميع النباتات ذاتية التغذية بشكل حصري.

طحالب خضراء

الطحالب الخضراء عبارة عن مجموعة من الطحالب المتشابكة ، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بنباتات الأرض. يوجد حاليًا أكثر من 10000 نوع مختلف. تعيش بشكل عام في موائل مختلفة للمياه العذبة ، على الرغم من أنها يمكن العثور عليها في بعض البحار على هذا الكوكب.

تحتوي هذه المجموعة على أصباغ مثل الكلوروفيل أ وب ، زانثوفيل ، بيتا كاروتين وبعض المواد الاحتياطية ، مثل النشا.

أمثلة:

- Ulva lactuca ، المعروف باسم lamilla ، هو طحالب خضراء تنمو في منطقة المد والجزر في الغالبية العظمى من المحيطات. لها أوراق طويلة خاصة ، مع حواف مجعدة ، مما يعطيها مظهر الخس.

هذا النوع يقع ضمن مجموعة الطحالب الصالحة للأكل. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في صناعة مستحضرات التجميل ، في إنتاج منتجات الترطيب.

- تعيش Volvox aureus في المياه العذبة ، وتشكل مستعمرات كروية بحوالي 0.5 ملم. تتكون هذه المجموعات من حوالي 300 إلى 3200 خلية ، مترابطة بألياف البلازما. يتراكم النشا في البلاستيدات الخضراء ولها أصباغ ضوئية مثل الكلوروفيل أ ، ب ، وبيتا كاروتين.

البكتيريا الزرقاء

كانت تعرف البكتيريا الزرقاء سابقًا بأسماء كلوروكسيباكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة والطحالب الخضراء المزرقة. هذا لأنه يحتوي على أصباغ الكلوروفيل ، والتي تعطيها اللون الأخضر. أيضا ، لديهم مورفولوجيا مماثلة للطحالب.

هذه هي شعبة من البكتيريا ، تتكون من بدائيات النوى الوحيدة التي لديها القدرة على استخدام ضوء الشمس كطاقة وماء كمصدر للإلكترونات لعملية التمثيل الضوئي.

بكتيريا الحديد (

تحصل البكتيريا Acidithiobacillus ferrooxidans على الطاقة من الحديدوز. في هذه العملية ، يتم تحويل ذرات الحديد غير القابلة للذوبان في الماء إلى شكل جزيئي قابل للذوبان في الماء. وقد سمح هذا باستخدام هذه الأنواع لاستخراج الحديد من بعض المعادن ، حيث لا يمكن إزالتها بالطريقة التقليدية.

بكتيريا الكبريت عديمة اللون

تقوم هذه البكتيريا بتحويل كبريتيد الهيدروجين ، وهو نتاج تحلل المواد العضوية ، إلى كبريتات. يستخدم هذا المركب من قبل النباتات.

المراجع

1. Boyce A.، Jenking CM (1980) التغذية الذاتية التغذية. في: التمثيل الغذائي والحركة والتحكم. تعافى من link.springer.com.
2. موسوعة بريتانيكا (2019). التمثيل الغذائي الذاتي التغذية. تعافى من britannica.com
3. كيم روتليدج ، ميليسا مكدانيل ، ديان بودرو ، تارا رامروب ، سانتاني تنج ، إيرين سبروت ، هيلاري كوستا ، هيلاري هول ، جيف هانت (2011). تلقائية التغذية. تعافى من nationalgeographic.org.
4. إف سيج (2008). التغذية التلقائية. تعافى من sciencedirect.com.
5. مانريك ، إستيبان. (2003). أصباغ التمثيل الضوئي ، شيء أكثر من مجرد التقاط الضوء لعملية التمثيل الضوئي. تعافى من researchgate.net.
6. مارتين ألتيدو (2018). الأنواع الغذائية من البكتيريا. تعافى من sciencing.com.