헤테로트로프

Heterotroph
자기영양과 이종영양 사이의 순환.자가영양은 주로 광합성 과정을 통해 빛, 이산화탄소, 그리고2 물을 이용하여 산소와 복합 유기 화합물을 형성합니다.두 종류의 유기체 모두 세포 호흡을 통해 그러한 화합물을 사용하여 ATP를 생성하고 다시 CO와 물을 형성합니다2.

A heterotroph (/ˈhɛtərəˌtroʊf, -ˌtrɒf/;[1][2] from Ancient Greek ἕτερος (héteros) 'other', and τροφή (trophḗ) 'nutrition') is an organism that cannot produce its own food, instead taking nutrition from other sources of organic carbon, mainly plant or animal matter.먹이사슬에서, 이종영양생물은 1차, 2차, 3차 소비자이지만 [3][4]생산자는 아니다.이종영양인 생물은 모든 동물과 곰팡이, 일부 박테리아와 원생동물,[5] 그리고 많은 기생식물을 포함한다.헤테로트로프라는 용어는 1946년 미생물학에서 [6]영양의 종류에 따른 미생물의 분류의 일부로 생겨났다.이 용어는 현재 먹이사슬을 설명하는 생태학 등 많은 분야에서 사용되고 있다.

헤테로트로프는 에너지원에 따라 세분될 수 있다.만약 이종영양이 화학 에너지를 사용한다면, 그것은 화학적인 열영양소(예를 들어, 사람과 버섯이다.빛을 에너지로 사용하는 경우 광열로토프(녹색 비황세균)입니다.

헤테로트로프는 영양의 두 가지 메커니즘(영양 수준) 중 하나를 나타내며, 다른 하나는 자가영양(자동 = 자기, 영양 =자가영양은 태양빛(광자영양)이나 무기화합물(광자영양)의 산화 에너지를 이용해 무기 이산화탄소를 유기탄소화합물로 전환하고 에너지를 이용해 생명을 유지한다.이 둘을 기본 용어로 비교해보면, 이질영양(동물 등)은 자기영양(식물 등)이나 다른 이질영양(또는 둘 다)을 먹는다.

유해동물은 [7]이물질을 섭취함으로써 영양분을 얻는 이종영양동물이다.사프로트로프(saprotrophs)는 부패한 유기물을 처리하는 데 세포 외 소화를 이용하는 화학 열원영양동물이다.이 과정은 내부 균사체와 그 구성 균사체 [8]내의 내분비증을 통해 그러한 물질의 활발한 운반을 통해 가장 자주 촉진된다.

종류들

헤테로트로프는 유기영양이나 암석영양일 수 있다.유기영양생물들은 탄수화물, 지방, 그리고 식물과 동물의 단백질과 같은 전자원으로 환원된 탄소화합물을 이용한다.반면에, 암석 헤테로트로프는 전자를 얻기 위해 암모늄, 아질산염 또는 황과 같은 무기 화합물을 사용한다.다른 이종영양을 분류하는 또 다른 방법은 그들을 화학영양이나 광영양으로 지정하는 것이다.광영동물은 빛을 이용하여 에너지를 얻고 신진대사를 하는 반면, 화학영동물은 [9]환경으로부터 화학물질을 산화시켜 얻은 에너지를 사용한다.

Rhodospirillaceae, 보라색 비황세균 등 광유기화합물은 태양광과 유기물 산화를 조합해 유기화합물을 합성한다.그들은 구조물을 짓기 위해 유기 화합물을 사용한다.그들은 이산화탄소를 고정시키지 않고 캘빈 [10]사이클을 가지고 있지 않은 것으로 보인다.Oceanithermus profundus와[11] 같은 화학석면체영양생물들은 황화수소, 원소황, 티오황산염, 분자수소를 포함한 무기화합물의 산화로부터 에너지를 얻는다.혼합영양체(또는 조건성 화학석영양체)는 이산화탄소 또는 유기탄소 중 하나를 탄소원으로 사용할 수 있으며, 혼합영양체(mixotropes)는 이종영양체 및 자기영양체([12][13]autotropose) 방법을 모두 사용할 수 있는 능력을 가지고 있음을 의미합니다.혼합영양은 이종영양 조건과 자기영양 조건 모두에서 자랄 수 있지만, C.gulis는 자기영양 [14]조건과 비교하여 이종영양 조건 하에서 자랄 때 바이오매스와 지질 생산성이 더 높습니다.

탄소 고정에 [10]에너지를 사용해야 하는 자가영양동물과는 달리, 감소된 탄소 화합물을 소비함으로써, 이종영양생물들은 그들이 음식에서 얻는 모든 에너지를 성장과 번식을 위해 사용할 수 있다.이종영양과 자가영양 모두 질소, 인, 유황을 포함한 탄소 이외의 영양소를 위해 보통 다른 유기체의 대사 활동에 의존하며, 이러한 [15]영양소를 공급하는 음식의 부족으로 죽을 수 있습니다.이것은 동물이나 곰팡이뿐만 아니라 [10]박테리아에도 적용된다.

원산지 및 다양화

생명체의 화학적 기원은 생명체가 이종영양식물이 [16]있는 생물체 이전의 수프에서 비롯되었다는 것을 시사한다.이 이론의 요약은 다음과 같다: 초기 지구는 낙뢰 형태의 전기 에너지와 같은 고도로 환원된 대기와 에너지원을 가지고 있었고, 이것은 단순한 유기 화합물을 형성한 반응을 야기했고, 더 복잡한 화합물을 형성하기 위해 반응하여 결국 생명을 [17][18]얻었다.생명체의 자기영양 기원에 대한 대체 이론은 [19]이 이론과 모순된다.

종속영양 생물에서 시작된 생명의 화학적 기원 이론은 1924년 알렉산더 이바노비치 오파린에 의해 처음 제안되었고, 마침내 "생명의 기원"을 출판했습니다.[20] 1929년 John Burdon Sanderson Haldane에 [21]의해 처음으로 영어로 독립적으로 제안되었다.이 저자들이 존재하는 가스와 사건의 진행에 어느 정도 동의한 반면, 오파린은 세포 형성에 앞서 유기물의 진행적 복잡성을 옹호한 반면, Haldane은 유전의 단위로서 유전자의 개념과 빛이 화학 합성(자생식)에서 역할을 할 가능성에 대해 더 많은 고려사항을 가지고 있었다.를 클릭합니다.[22]

1953년 스탠리 밀러가 초기 지구에 존재한다고 생각되는 가스 – 물, 메탄24, 암모니아, 수소32 – 를 플라스크에 넣고 초기 지구에 [23]존재하는 번개와 유사한 전기로 자극하는 실험을 수행했을 때, 이 이론을 뒷받침하는 증거가 커졌다.실험은 초기 지구의 조건이 아미노산 생성을 지원한다는 것을 발견했고, 최근 데이터의 재분석을 통해 현재 [16]생명체가 사용하지 않는 아미노산을 포함해 40개 이상의 아미노산이 생성되었다는 것을 알게 되었다.이 실험은 합성 프로바이오틱스 화학 분야의 시작을 알렸고, 지금은 밀러 유레이 [24]실험으로 알려져 있다.

초기 지구의 바다와 얕은 물에는 원시 이종영양식물이 [25]사용했을 수 있는 유기 분자가 풍부했습니다.에너지를 얻는 이 방법은 유기 탄소가 무기 탄소보다 더 희귀해지기 전까지는 에너지적으로 유리했고, 잠재적인 진화 압력을 제공하여 자기 영양이 [25]될 수 있었다.[26] 자가영양의 진화에 따라, 이종영양은 그들의 [27]환경에서 발견되는 제한된 영양소에 의존하는 대신 그들을 식량원으로 이용할 수 있었다.결국, 자기영양세포와 이종영양세포는 이러한 초기 이종영양세포에 의해 삼켜지고 공생관계를 [27]형성했다.자가영양세포의 내분비증은 엽록체로 진화한 반면, 작은 이원영양세포의 내분비증은 미토콘드리아로 발전하여 조직의 분화와 다세포성으로 발달한 것으로 추정된다.이러한 발전은 이종영양생물의 추가적인 [27]다양화를 가능하게 했다.오늘날, 많은 이단영양과 자기영양 또한 [28]두 유기체에 필요한 자원을 제공하는 상호주의적 관계를 이용한다.이것의 한 예는 산호와 조류의 상호주의인데, 조류는 광합성에 필요한 보호와 화합물을 제공하는 반면 조류는 [29]산소를 제공한다.

헤테로트로프들은 현재 박테리아, 고세균, 그리고 진핵균의 [30]각 영역에서 발견된다.도메인 박테리아는 광열영양체, 화학열영양체, 유기영양체, 이석영양체 [30]등 다양한 대사활동을 포함한다.대부분의 곰팡이가 환경을 [31][32]통해 영양분을 흡수하지만, 진핵 영역 내에서, 곰팡이와 애니멀리아는 완전히 이질적인 영양소입니다.Kingdom Protista 내의 대부분의 유기체는 이종영양인 반면 Kingdom Plantae는 마이코-지질영양식물을 [31]제외하고 거의 전적으로 자기영양식물이다.마지막으로, 도메인 고기는 대사 기능이 매우 다양하며 이질적인 [30]생식의 많은 방법들을 포함하고 있다.

흐름도

종이 자가영양, 이종영양, 아형 중 어느 쪽인지 판단하기 위한 흐름도

생태학

주요 기사:소비자(식품 체인)

많은 헤테로트로프는 유기 탄소(예: 포도당)를 탄소원으로 사용하고 유기 화학 물질(예: 탄수화물, 지질, 단백질)[33]을 전자원으로 사용하는 화학 유기 헤테로트로프이다.헤테로트로프는 먹이사슬에서 소비자로 기능한다: 그들은 이러한 영양소를 부영양,[34] 기생, 또는 완전생대의 영양소로부터 얻는다.그들은 자가영양에 의해 생성된 복잡한 유기 화합물 (예: 탄수화물, 지방, 단백질)을 더 단순한 화합물로 분해합니다.그들은 탄수화물, 지질, 단백질에서 탄소와 수소 원자를 각각 이산화탄소와 물로 산화시킴으로써 영양분자의 화학 에너지를 방출한다.

그들은 호흡, 발효 또는 둘 다에 의해 유기 화합물을 분해할 수 있다.발효 헤테로트로프는 ATP의 생산은 일반적으로 기질 수준의 인산화 및 최종 생산물(예: 알코올, CO2, [35]황화물)의 생산과 결합되는 저산소 환경에서 발효를 수행하는 통성 또는 필수 혐기성 물질이다.이 제품들은 혐기성 소화제에서 다른 박테리아들의 기질 역할을 할 수 있으며, CO와4 CH로2 전환될 수 있으며, 이것은 혐기성 [35]환경에서 유기 발효 생성물을 제거하는 탄소 순환의 중요한 단계이다.헤테로트로프는 ATP 생산이 산화적 [35][36]인산화와 결합되는 호흡을 겪을 수 있다.이로 인해 CO와2 같은 산화탄소 폐기물이 대기 중으로 방출되고2 HO2, HS 또는2 NO와 같은 폐기물이 감소합니다.이종영양 미생물의 호흡과 발효는 대기 중 CO2 방출의 대부분을 차지하며, 영양소 공급원으로서의 자가영양화와 셀룰로오스 합성 [37][36]기질로서의 식물에 이용 가능하다.

헤테로트로프에서의 호흡은 종종 유기 화합물을 무기 [37]형태로 바꾸는 과정인 광물을 동반한다.헤테로트로프가 섭취하는 유기영양소원에 C, H, O 외에 N, S, P 등의 필수원소가 함유되어 있을 경우 먼저 제거하여 유기영양소의 산화와 호흡을 [37]통한 ATP 생성을 진행시키는 경우가 많다.유기탄소원의 S, N은 탈황 및 탈아미네이션에 의해 각각 HS,[37][36] NH로24+ 변환된다.헤테로트로프는 또한 [36]분해의 일부로서 탈인산을 허용한다.N과 S의 유기 형태에서 무기 형태로의 전환은 질소와 유황 순환의 중요한 부분이다.탈황에 의해 형성된 HS는 암석영양 및 광영양에 의해 더욱 산화되고4+, 탈아미노화에 의해 형성된 NH는 [37][36]암석영양에 의해 더욱 산화되어 식물이 이용할 수 있는 형태로 된다2.이질영양식물의 광물화 능력은 식물의 [36]생존에 매우 중요하다.

대부분의 오피스토콘트와 원핵생물들은 이종영양이다; 특히, 모든 동물들과 곰팡이들은 [5]이종영양이다.산호와 같은 몇몇 동물들은 자가영양동물과 공생관계를 형성하고 이러한 방법으로 유기 탄소를 얻는다.게다가, 일부 기생 식물들은 또한 완전히 또는 부분적으로 이질적으로 변했고, 육식 식물들은 자기 영양을 유지하면서 질소 공급을 증가시키기 위해 동물을 소비한다.

동물은 섭취에 의해 헤테로트로프로프로프로프로 분류되고, 곰팡이는 흡수에 의해 헤테로트로프로프로프로프로프로 분류된다.

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