NUTRITION AUTOTROPHIQUE: CARACTÉRISTIQUES, ÉTAPES, TYPES, EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2025

La nutrition autotrophique est un processus qui se produit dans les organismes autotrophes, où, à partir de substances inorganiques, les composés nécessaires sont produits pour l'entretien et le développement de ces êtres vivants. Dans ce cas, l'énergie provient de la lumière du soleil ou de certains composés chimiques.

Par exemple, les plantes et les algues sont des organismes autotrophes, puisqu'ils produisent leur propre énergie; ils n'ont pas besoin de se nourrir d'autres êtres vivants. En revanche, les animaux herbivores, omnivores ou carnivores sont des hétérotrophes.

Nutrition autotrophique. Source: pixabay.com

Compte tenu du type de source utilisée dans la procédure de nutrition, il existe des organismes photoautotrophes et chimioautotrophes. Les premiers tirent leur énergie de la lumière du soleil et sont représentés par des plantes, des algues et certaines bactéries photosynthétiques.

D'autre part, les chimioautotrophes utilisent divers composés inorganiques réduits, tels que l'hydrogène moléculaire, pour effectuer les procédures qui leur permettent d'obtenir leurs nutriments. Ce groupe est composé de bactéries.

caractéristiques

- Conversion de l'énergie

Le premier principe de la thermodynamique stipule que l'énergie n'est ni détruite ni créée. Il subit des transformations dans d'autres types d'énergie, différents de la source d'origine. En ce sens, dans la nutrition autotrophe, l'énergie chimique et solaire est convertie en divers sous-produits, comme le glucose.

- Transfert d'énergie

La nutrition autotrophique est typique des êtres autotrophes, qui forment la base de toutes les chaînes alimentaires. En ce sens, l'énergie est transférée des autotrophes vers les consommateurs primaires qui les consomment puis vers les carnivores qui dévorent les primaires.

Ainsi, une plante, en tant qu'organisme autotrophe ou producteur, est l'aliment principal du cerf (consommateur primaire) et du lion de montagne (consommateur secondaire), elle chasse et consomme le cerf. Lorsque le lion meurt, les micro-organismes et les bactéries agissent sur la matière décomposée et l'énergie revient à la terre.

Dans les évents hydrothermaux, les bactéries autotrophes sont l'organisme producteur du réseau trophique. Les moules et les escargots sont les principaux consommateurs, se nourrissant de bactéries. À son tour, la pieuvre inclut ces mollusques dans son alimentation.

- Structures et substances spécialisées

Les chloroplastes

Chloroplaste

Les chloroplastes sont des organites ovales trouvés dans les cellules des plantes et des algues. Ils sont entourés de membranes et le processus de photosynthèse se produit à l'intérieur.

Les deux tissus membraneux qui les entourent ont une structure continue, qui les délimite. La couche externe est perméable, en raison de la présence de porines. Quant à la membrane interne, elle contient des protéines, responsables du transport des substances.

À l'intérieur, il a une cavité, connue sous le nom de stroma. Il existe des ribosomes, des lipides, des granules d'amidon et de l'ADN circulaire double brin. De plus, ils ont des saccules appelés thylakoïdes, dont les membranes contiennent des pigments photosynthétiques, des lipides, des enzymes et des protéines.

Pigments photosynthétiques

Ces pigments absorbent l'énergie de la lumière du soleil, pour être traités par le système photosynthétique.

Chlorophylle

Chlorophylle

La chlorophylle est un pigment vert composé d'un anneau d'une chromoprotéine appelée porphyrine. Autour de lui, les électrons migrent librement, ce qui fait que l'anneau a le potentiel de gagner ou de perdre des électrons.

Pour cette raison, il a le potentiel de fournir des électrons qui sont excités par d'autres molécules. Ainsi, l'énergie solaire est captée et transmise à d'autres structures photosynthétiques.

Il existe plusieurs types de chlorophylle. La chlorophylle a est présente dans les plantes et les algues. Le type b se trouve dans les plantes et les algues vertes. D'autre part, la chlorophylle c est présente dans les dinoflagellés et le type d, est possédé par les cyanobactéries.

Caroténoïdes

Comme d'autres pigments photosynthétiques, les caroténoïdes captent l'énergie lumineuse. Cependant, en plus de cela, ils contribuent à dissiper le rayonnement absorbé en excès.

Les caroténoïdes n'ont pas la capacité d'utiliser directement l'énergie lumineuse pour la photosynthèse. Ceux-ci transfèrent l'énergie absorbée à la chlorophylle, c'est pourquoi ils sont considérés comme des pigments accessoires.

Environnements extrêmes

Tardigrades, un phylum connu pour sa capacité à survivre dans des environnements très difficiles. Source: Willow Gabriel, Goldstein Lab, via Wikimedia Commons

De nombreux chimioautotrophes, y compris des bactéries nitrifiantes, sont distribués dans les lacs, les mers et sur le sol. Cependant, certains autres ont tendance à vivre dans des écosystèmes inhabituels, où se trouvent les produits chimiques nécessaires pour procéder à l'oxydation.

Par exemple, les bactéries qui vivent dans les volcans actifs oxydent le soufre pour fabriquer leur nourriture. De plus, dans le parc national de Yellowstone, aux États-Unis, il y a des bactéries qui se trouvent dans les sources chaudes. En outre, certains vivent au fond de l'océan, à proximité des évents hydrothermaux.

Dans cette zone, l'eau s'infiltre à travers une crevasse dans les roches chaudes. Cela provoque l'incorporation de divers minéraux dans l'eau de mer, parmi lesquels le sulfure d'hydrogène, utilisé par les bactéries pour la chimiosynthèse.

Étapes de la nutrition autotrophique

En général, la nutrition autotrophique se développe en trois phases. Ceux-ci sont:

Le passage membranaire et la capture d'énergie

Dans ce processus, des molécules inorganiques réduites, telles que l'ammoniac, et des molécules inorganiques simples, telles que des sels, de l'eau et du dioxyde de carbone, traversent la membrane cellulaire semi-perméable, sans que la cellule gaspille de l'énergie.

D'autre part, dans les organismes photoautotrophes, l'énergie lumineuse est capturée, qui est la source utilisée pour réaliser le processus de photosynthèse.

Métabolisme

Au cours de la nutrition autotrophique, un ensemble de réactions chimiques se produisent dans le cytoplasme cellulaire. À la suite de ces processus, on obtient l'énergie biochimique qui sera utilisée par la cellule pour accomplir ses fonctions vitales.

Excrétion

Cette dernière phase consiste en l'élimination, à travers la membrane cellulaire semi-perméable, de tous les déchets issus du métabolisme nutritionnel.

Les types

Compte tenu du type de source d'énergie utilisée, la nutrition autotrophique est classée de deux manières, photoautotrophique et chimioautotrophique.

Photoautotrophes

Les photoautotrophes sont des organismes qui obtiennent l'énergie nécessaire pour fabriquer des composés organiques à partir de la lumière du soleil, un processus appelé photosynthèse. Les algues vertes, les plantes et certaines bactéries photosynthétiques appartiennent à ce groupe.

La photosynthèse se produit dans les chloroplastes et comporte deux phases. Le premier est le plus léger. En cela, il y a une dissociation de la molécule d'eau, pour laquelle l'énergie lumineuse est utilisée. Le produit de cette phase sont des molécules ATP et NADPH.

Cette énergie chimique est utilisée dans la deuxième étape du processus, connue sous le nom de phase sombre. Cela se produit dans le stroma des chloroplastes et reçoit ce nom car il ne nécessite pas d'énergie lumineuse pour que les processus chimiques aient lieu.

Le NADPH et l'ATP, produits de la phase légère, sont utilisés pour synthétiser des matières organiques, telles que le glucose, en utilisant du dioxyde de carbone, des sulfates et des nitrites et des nitrates comme source d'azote.

Chimioautotrophes

Nitrobacter est un genre de bactéries chimiotrophes

Les organismes chimioautotrophes, représentés par des bactéries, sont capables d'utiliser des composés inorganiques réduits comme base du métabolisme respiratoire.

Au même titre que les photoautotrophes, ce groupe utilise le dioxyde de carbone (CO2) comme principale source de carbone, étant assimilé de la même manière, par les réactions du cycle de Calvin. Cependant, contrairement à ceux-ci, les chimioautotrophes n'utilisent pas la lumière du soleil comme source d'énergie.

L'énergie dont ils ont besoin est le produit de l'oxydation de certains composés inorganiques réduits, tels que l'hydrogène moléculaire, le fer ferreux, le sulfure d'hydrogène, l'ammoniac et diverses formes réduites de soufre (H2S, S, S2O3-).

Actuellement, les chimioautotrophes se trouvent généralement dans les eaux profondes, où la lumière du soleil est presque nulle. Beaucoup de ces organismes doivent vivre autour des évents volcaniques. De cette façon, l'environnement est suffisamment chaud pour que le processus métabolique se produise à un rythme élevé.

Exemples d'êtres vivants avec une nutrition autotrophique

Les plantes

À quelques exceptions près, comme le piège à mouches de Vénus (Dionaea muscipula) qui peut piéger les insectes et les digérer par action enzymatique, toutes les plantes sont exclusivement autotrophes.

Les algues vertes

Les algues vertes sont un groupe d'algues paraphylétiques, étroitement liées aux plantes terrestres. Il existe actuellement plus de 10 000 espèces différentes. Ils vivent généralement dans divers habitats d'eau douce, bien qu'ils puissent être trouvés dans certaines mers de la planète.

Ce groupe contient des pigments tels que la chlorophylle a et b, les xanthophylles, le β-carotène et certaines substances de réserve, comme l'amidon.

Exemples:

- Ulva lactuca, connue sous le nom de lamilla, est une algue verte qui pousse dans la zone intertidale de la grande majorité des océans. Il a des feuilles particulièrement longues, avec des bords recourbés, qui lui donnent un aspect de laitue.

Cette espèce fait partie du groupe des algues comestibles. De plus, il est utilisé dans l'industrie cosmétique, dans la fabrication de produits hydratants.

- Volvox aureus vit dans l'eau douce, formant des colonies sphériques d'environ 0,5 millimètre. Ces grappes sont constituées d'environ 300 à 3200 cellules, interconnectées par des fibres de plasma. L'amidon s'accumule dans les chloroplastes et ils contiennent des pigments photosynthétiques tels que la chlorophylle a, b et ß-carotène.

Cyanobactéries

Les cyanobactéries étaient autrefois connues sous les noms de chloroxybactéries, d'algues bleu-vert et d'algues bleu-vert. C'est parce qu'il contient des pigments de chlorophylle, qui lui donnent cette teinte verte. De plus, ils ont une morphologie similaire à celle des algues.

Il s'agit d'un phylum de bactéries, composé des seuls procaryotes capables d'utiliser la lumière du soleil comme énergie et l'eau comme source d'électrons pour la photosynthèse.

Bactéries de fer (

La bactérie Acidithiobacillus ferrooxidans tire son énergie du fer ferreux. Dans ce processus, les atomes de fer insolubles dans l'eau sont convertis en une forme moléculaire soluble dans l'eau. Cela a permis à cette espèce d'être utilisée pour extraire le fer de certains minéraux, où ils ne pouvaient pas être éliminés de manière conventionnelle.

Bactéries soufrées incolores

Ces bactéries transforment le sulfure d'hydrogène, produit de la décomposition de la matière organique, en sulfate. Ce composé est utilisé par les plantes.

Références

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