Sebbene possano sembrare molto diversi o anche meno sofisticati a prima vista, i procarioti hanno almeno una cosa in comune con tutti gli altri organismi: richiedono carburante per alimentare le loro vite. I procarioti, che includono organismi nei domini Batteri e Archaea, sono molto diversi quando si tratta di metabolismo, o le reazioni chimiche che gli organismi usano per produrre combustibile. Per esempio, una categoria di procarioti, chiamati estremofili
, prosperano in condizioni che potrebbero cancellare altre forme di vita, come l'acqua surriscaldata delle prese d'aria idrotermali nel profondo dell'oceano. Questi batteri dello zolfo trattano bene le temperature dell'acqua fino a 750 gradi Fahrenheit e ottengono il loro combustibile dall'idrogeno solforato trovato nelle fessure.

Alcuni dei più importanti procarioti si affidano alla cattura dei fotoni per produrre il loro carburante attraverso la fotosintesi . Questi organismi sono fototrofi.
Che cos'è un fototropico?

La parola fototropa
dà il primo indizio che rivela ciò che rende importanti questi organismi. Significa "leggero nutrimento" in greco. In parole povere, i fototropi sono organismi che prendono la loro energia da fotoni o particelle di luce. Probabilmente già sai che le piante verdi usano la luce per produrre energia attraverso la fotosintesi. Tuttavia, questo processo non è limitato alle piante. Molti organismi procarioti ed eucarioti svolgono la fotosintesi per produrre il proprio cibo, compresi i batteri fotosintetici e alcune alghe. Mentre la fotosintesi è simile tra tutti gli organismi che lo fanno, il processo di fotosintesi batterica è meno complicato della fotosintesi delle piante.
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Proprio come le piante verdi, i batteri fototrofi utilizzano i pigmenti per catturare i fotoni come fonti di energia per la fotosintesi. Per i batteri, questi sono batterioclorofillili trovati nella membrana plasmatica (piuttosto che nei cloroplasti come i pigmenti di clorofilla della pianta). Le batterioclorofille esistono in sette varietà conosciute, etichettate a, b, c, d, e, c _{s o g. Ogni variante è strutturalmente diversa e quindi in grado di assorbire uno specifico tipo di luce dallo spettro, che va dalla radiazione infrarossa alla luce rossa alla luce rossa lontana. Il tipo di batterioflorofilla contiene un batterio fototropico dipende dalla sua specie.
Fasi della fotosintesi batterica}

Proprio come la fotosintesi delle piante, la fotosintesi batterica avviene in due fasi: reazioni leggere e reazioni scure. Nella fase di luce, le batterioclorofille catturano i fotoni. Il processo di assorbimento di questa energia luminosa eccita la batterioclorofilla, innescando una valanga di trasferimenti di elettroni e alla fine producendo adenosina trifosfato (ATP) e nicotinammide adenina dinucleotide fosfato (NADPH). Nella fase oscura, quelle molecole ATP e NADPH sono utilizzate in reazioni chimiche che trasformano il biossido di carbonio in carbonio organico attraverso un processo chiamato fissazione del carbonio.

Diversi tipi di batteri producono carburante fissando il carbonio in modi diversi usando un carbone fonte come il biossido di carbonio. Ad esempio, i cianobatteri usano il ciclo di Calvin. Questo meccanismo utilizza un composto con cinque atomi di carbonio chiamato RuBP per catturare una molecola di anidride carbonica e formare una molecola con sei atomi di carbonio. Questo si divide in due parti uguali e una metà esce dal ciclo come una molecola di zucchero. L'altra metà si trasforma in una molecola con cinque atomi di carbonio, grazie alle reazioni che coinvolgono ATP e NADPH. Quindi, il ciclo ricomincia. Altri batteri si basano sul ciclo del Kreb inverso, che è una serie di reazioni chimiche che usano donatori di elettroni (come idrogeno, solfuro o tiosolfato) per produrre carbonio organico dai composti inorganici di anidride carbonica e acqua.
Perché i fototrofi sono importanti?

I fototrofi che utilizzano la fotosintesi (chiamati fotoautotrofi) costituiscono la base della catena alimentare. Altri organismi che non possono eseguire la fotosintesi ottengono il loro carburante usando organismi fotoautotrofi come fonte di cibo. Poiché non possono convertire la luce in carburante da soli, questi organismi mangiano semplicemente gli organismi che fanno e usano il loro corpo come fonte di energia. Poiché il fissaggio al carbonio utilizza anidride carbonica per produrre combustibile sotto forma di molecole di zucchero, i fototropi aiutano a ridurre l'eccesso di anidride carbonica nell'atmosfera.

I fototrofi potrebbero anche essere responsabili dell'ossigeno libero nell'atmosfera che consente di respirare e prosperare sulla Terra. Questa possibilità - chiamata Evento di grande ossigenazione - propone che i cianobatteri che eseguono la fotosintesi e che rilasciano ossigeno come sottoprodotto alla fine abbiano prodotto troppa ossigeno per essere assorbiti dal ferro nell'ambiente. Questo eccesso è diventato parte dell'atmosfera e ha modellato l'evoluzione sul pianeta da quel punto in avanti, rendendo possibile alla fine l'emergere degli umani.