Bakterie to pojęcie znane wszystkim. Pozyskiwanie sera i jogurtu, antybiotyki, oczyszczanie ścieków – to wszystko jest możliwe dzięki jednokomórkowym organizmom bakteryjnym. Poznajmy ich lepiej.
Kim są bakterie?
Przedstawiciele tego królestwa dzikiej przyrody to jedyna grupa prokariontów - organizmów, których komórki nie mają jądra komórkowego. Nie oznacza to jednak, że w ogóle nie zawierają informacji dziedzicznych. Cząsteczki DNA są wolne w cytoplazmie komórki i nie są otoczone błoną.
Ponieważ ich rozmiary są mikroskopijne - do 20 mikronów bakterie są badane przez mikrobiologię. Naukowcy odkryli, że prokariota mogą być jednokomórkowe lub łączyć się w kolonie. Mają dość prymitywną strukturę. Oprócz jądra, bakteriom brakuje wszelkiego rodzaju plastydów, kompleksu Golgiego, EPS, lizosomów i mitochondriów. Ale mimo to komórka bakteryjna jest w stanie przeprowadzić najważniejsze procesy życiowe: oddychanie beztlenowe bez użycia tlenu, odżywianie heterotroficzne i autotroficzne, rozmnażanie bezpłciowe i tworzenie torbieli podczas doświadczania niekorzystnych warunków.warunki.
Klasy bakterii
Klasyfikacja opiera się na różnych cechach. Jednym z nich jest kształt komórek. Tak więc vibrios mają formę przecinka, cocci - zaokrąglony kształt. Spirale mają kształt spirali, a pałeczki mają kształt pręta.
Ponadto bakterie są łączone w grupy w zależności od cech strukturalnych komórki. Prawdziwi potrafią uformować oślizgłą kapsułkę wokół własnej komórki i są wyposażeni w wici.
Sinice, czyli sinice, są zdolne do fotosyntezy i wraz z grzybami są częścią porostów.
Wiele gatunków bakterii jest zdolnych do symbiozy - wzajemnie korzystnego współżycia organizmów. Utrwalacze azotu osadzają się na korzeniach roślin strączkowych i innych roślin, tworząc guzki. Łatwo zgadnąć, jaką funkcję pełnią bakterie brodawkowe. Przetwarzają azot atmosferyczny, tak niezbędny do rozwoju roślin.
Metody jedzenia
Prokariota to grupa organizmów, które mają dostęp do wszystkich rodzajów pożywienia. Tak więc zielone i fioletowe bakterie żywią się autotroficznie dzięki energii słonecznej. Ze względu na obecność plastydów można je pomalować na różne kolory, ale koniecznie zawierają chlorofil. Fotosynteza bakteryjna i roślinna są zasadniczo różne. W bakteriach woda nie jest niezbędnym odczynnikiem. Donorem elektronów może być wodór lub siarkowodór, więc tlen nie jest uwalniany podczas tego procesu.
Duża grupa bakterii żywi się heterotroficznie, czyli gotowymi substancjami organicznymi. Takie organizmy wykorzystują szczątki martwych organizmów do jedzenia iich produkty życia. Bakterie rozkładu i fermentacji są zdolne do rozkładu wszystkich znanych substancji organicznych. Takie organizmy są również nazywane saprotrofami.
Niektóre bakterie roślinne mogą tworzyć symbiozę z innymi organizmami: razem z grzybami wchodzą w skład porostów, bakterie brodawkowe wiążące azot współistnieją wzajemnie korzystnie z korzeniami roślin strączkowych.
Chemotrofy
Chemotrofy to kolejna grupa żywności. Jest to rodzaj odżywiania autotroficznego, podczas którego zamiast energii słonecznej wykorzystuje się energię wiązań chemicznych różnych substancji. Jednym z takich organizmów są bakterie wiążące azot. Utleniają niektóre związki nieorganiczne, zapewniając sobie jednocześnie niezbędną ilość energii.
Bakterie wiążące azot: siedlisko
Mikroorganizmy zdolne do przekształcania związków azotu również żywią się w podobny sposób. Nazywane są bakteriami wiążącymi azot. Pomimo tego, że bakterie żyją wszędzie, siedliskiem tego konkretnego gatunku jest gleba, a raczej korzenie roślin strączkowych.
Budynek
Jaka jest funkcja bakterii brodawkowych? Wynika to z ich struktury. Bakterie wiążące azot są wyraźnie widoczne gołym okiem. Osadzając się na korzeniach roślin strączkowych i zbóż, wnikają w roślinę. W tym przypadku powstają zgrubienia, wewnątrz których odbywa się metabolizm.
Należy powiedzieć, że bakterie wiążące azot należą do grupy mutualistów. Ich współistnienie z innymi organizmami jest wzajemnie korzystne. WPodczas fotosyntezy roślina syntetyzuje glukozę węglowodanową, niezbędną do procesów życiowych. Bakterie nie są zdolne do takiego procesu, dlatego z roślin strączkowych otrzymuje się gotowe cukry.
Rośliny potrzebują azotu do życia. W naturze tej substancji jest sporo. Na przykład zawartość azotu w powietrzu wynosi 78%. Jednak w tym stanie rośliny nie są w stanie wchłonąć tej substancji. Bakterie wiążące azot absorbują azot atmosferyczny i przekształcają go w formę odpowiednią dla roślin.
Wydajność
Jaką funkcję pełnią bakterie wiążące azot można zobaczyć na przykładzie chemotroficznej bakterii azospirillum. Ten organizm żyje na korzeniach zbóż: jęczmienia lub pszenicy. Słusznie nazywany jest liderem wśród producentów azotu. Na hektarze ziemi jest w stanie oddać do 60 kg tego pierwiastka.
Bakterie wiążące azot w roślinach strączkowych, takie jak rhizobitum, sinorhizobium i inne, są również dobrymi „pracownikami”. Są w stanie wzbogacić hektar ziemi azotem o wadze do 390 kg. Wieloletnie rośliny strączkowe są domem dla zwycięzców formowania azotu, których wydajność sięga do 560 kg na hektar gruntów ornych.
Procesy życiowe
Wszystkie bakterie wiążące azot, zgodnie z charakterystyką procesów życiowych, można połączyć w dwie grupy. Pierwsza grupa to nitryfikacja. Istotą metabolizmu w tym przypadku jest łańcuch przemian chemicznych. Amon lub amoniak przekształca się w azotyny - sole kwasu azotowego. Z kolei azotyny są przekształcane w azotany,są również solami tego związku. Azot w postaci azotanów jest lepiej wchłaniany przez system korzeniowy roślin.
Druga grupa to denitryfikatory. Przeprowadzają proces odwrotny: azotany zawarte w glebie zamieniają się w azot gazowy. Tak przebiega cykl azotowy w przyrodzie.
Procesy życia obejmują również proces reprodukcji. Występuje przez podział komórek na dwie części. Znacznie rzadziej - pączkując. Charakterystyczny dla bakterii i procesu płciowego, który nazywa się koniugacją. W takim przypadku następuje wymiana informacji genetycznych.
Ponieważ system korzeniowy uwalnia wiele cennych substancji, osadza się na nim wiele bakterii. Zamieniają resztki roślinne w substancje, które rośliny mogą wchłonąć. W efekcie warstwa gleby wokół nabiera określonych właściwości. Nazywa się to ryzosferą.
Drogi dla bakterii, które przedostają się do korzenia
Istnieje kilka sposobów na wprowadzenie komórek bakteryjnych do tkanek systemu korzeniowego. Może to nastąpić z powodu uszkodzenia tkanek powłokowych lub w miejscach, w których komórki korzenia są młode. Strefa włośników jest również ścieżką dla chemotrofów wnikających do rośliny. Ponadto włośniki ulegają infekcji i w wyniku aktywnego podziału komórek bakteryjnych tworzą się guzki. Inwazujące komórki tworzą zakaźne nici, które kontynuują proces penetracji do tkanek roślinnych. Za pomocą systemu przewodzącego guzki bakteryjne są połączone z korzeniem. Z biegiem czasu pojawia się w nich specjalna substancja -legoglobina.
Do czasu pojawienia się optymalnej aktywności guzki nabierają różowego koloru (ze względu na pigment legoglobiny). Tylko te bakterie, które zawierają legoglobinę, mogą wiązać azot.
Znaczenie chemotrofów
Ludzie już dawno zauważyli, że jeśli wykopie się rośliny strączkowe z ziemią, zbiory w tym miejscu będą lepsze. W rzeczywistości esencja nie jest w trakcie orki. Taka gleba jest bardziej wzbogacona w azot, który jest tak niezbędny do wzrostu i rozwoju roślin.
Jeśli liść nazywa się fabryką tlenu, to bakterie wiążące azot można słusznie nazwać fabryką azotanów.
Nawet w XIX wieku naukowcy zwrócili uwagę na niesamowite zdolności roślin strączkowych. Z braku wiedzy przypisywano je tylko roślinom i nie kojarzono z innymi organizmami. Sugerowano, że liście mogą wiązać azot atmosferyczny. Podczas eksperymentów stwierdzono, że rośliny strączkowe rosnące w wodzie tracą tę zdolność. Od ponad 15 lat to pytanie pozostaje tajemnicą. Nikt nie domyślił się, że wszystko to zostało wykonane przez bakterie wiążące azot, których siedliska nie zostały zbadane. Okazało się, że sprawa jest w symbiozie organizmów. Tylko razem rośliny strączkowe i bakterie mogą wytwarzać azotany dla roślin.
Teraz naukowcy zidentyfikowali ponad 200 roślin, które nie należą do rodziny motylkowatych, ale są w stanie stworzyć symbiozę z bakteriami wiążącymi azot. Cenne właściwości mają również ziemniaki, sorgo, pszenica.
