Jak przebiegają i przebiegają procesy życiowe bakterii, które chemosyntetyzują różne substancje? Aby odpowiedzieć na te pytania, musisz zrozumieć szereg pojęć biologicznych.
Cechy charakterystyczne bakterii
Najpierw dowiedzmy się, kim są bakterie. To całe królestwo dzikiej przyrody. Są to organizmy jednokomórkowe o mikroskopijnych rozmiarach, pozbawione jądra. Nie oznacza to jednak, że bakterie na ogół nie mają struktur odpowiedzialnych za przekazywanie informacji dziedzicznych. Po prostu ma bardziej prymitywną organizację. Są to okrągłe cząsteczki DNA, które są skoncentrowane w określonej części cytoplazmy zwanej nukleoidem.
Esencja żywienia autotroficznego
Bakterie chemosyntetyczne, których przykłady zostaną omówione w naszym artykule, samodzielnie wytwarzają substancje organiczne. Są autotrofami, jak rośliny. Jednak te ostatnie wykorzystują do tego energię światła słonecznego. Obecność zielonych plastydów chloroplastów pozwala im na przeprowadzenie procesu fotosyntezy. Jego istota polega na tworzeniu węglowodanów glukozy zsubstancje nieorganiczne - woda i dwutlenek węgla. Kolejnym produktem tej reakcji chemicznej jest tlen. Bakterie są również autotrofami. Ale nie potrzebują światła słonecznego, aby uzyskać energię. Przeprowadzają inny proces - chemosyntezę.
Co to jest chemosynteza
Chemosynteza to proces powstawania substancji organicznych w wyniku zachodzenia reakcji redoks. Jest wykonywany w naturze tylko przez prokarionty. Bakterie chemosyntetyczne mogą wykorzystywać związki siarki, azotu i żelaza do syntezy substancji organicznych. Powoduje to uwolnienie energii, która najpierw jest gromadzona w wiązaniach ATP, po czym może być wykorzystana przez komórki bakteryjne.
Bakterie chemosyntetyczne: siedlisko
Ponieważ życie chemotrofów nie zależy od obecności światła słonecznego, ich obszar występowania jest dość szeroki. Na przykład bakterie siarkowe mogą żyć na dużych głębokościach, będąc czasami jedynymi przedstawicielami żyjących tam istot. Siedliskiem tych prokariotów jest najczęściej gleba, ścieki i podłoża bogate w określone związki chemiczne.
Bakterie żelaza
Bakterie chemosyntetyczne obejmują prokariota, które zmieniają skład związków żelaza. Zostały odkryte przez wybitnego rosyjskiego mikrobiologa Siergieja Nikołajewicza Winogradskiego w 1950 roku. Ten rodzaj bakterii podczas reakcji utleniania zmienia stan utlenienia żelaza, czyniąc go trójwartościowym. Żyją w wodach słodkich i słonych. W naturze realizują cykl żelaza ww przyrodzie, aw przemyśle są wykorzystywane do produkcji czystej miedzi. Ten typ bakterii należy również do litoautotrofów, zdolnych do syntezy niektórych elementów swoich komórek z kwasu węglowego.
Bakterie siarkowe
Bakterie, substancje chemosyntetyzujące związki siarki, mogą występować oddzielnie na dnie zbiorników wodnych lub tworzyć symbiozę z mięczakami i bezkręgowcami morskimi. Jako źródło utleniania wykorzystują siarkowodór, siarczki, kwasy tionowe lub siarkę cząsteczkową. Ten typ bakterii był głównym przedmiotem odkrycia i badania procesu chemosyntezy. Ta grupa prokariontów obejmuje również niektóre fototroficzne prokariota. Na przykład takie jak fioletowe lub zielone bakterie siarkowe.
Bakterie nitryfikacyjne
Bakterie nitryfikacyjne osadzają się na korzeniach roślin strączkowych. Prokariota chemosyntetyczne z tej grupy utleniają amoniak do kwasu azotowego. Ta reakcja odbywa się w kilku etapach z utworzeniem substancji pośrednich. W glebie znajdują się również bakterie wiążące azot. Żyją na korzeniach roślin strączkowych. Wnikając w tkanki narządu podziemnego tworzą charakterystyczne zgrubienia. Wewnątrz takich formacji tworzy się sprzyjające środowisko dla przepływu chemosyntezy. Symbioza roślin z bakteriami brodawkowymi jest korzystna dla obu stron. Pierwsze dostarczają prokariotom materię organiczną uzyskaną podczas fotosyntezy. Z drugiej strony bakterie są w stanie wiązać azot atmosferyczny i przekształcać go w formę dostępną dlarośliny.
Dlaczego ten proces jest tak ważny? Rzeczywiście, w atmosferze stężenie azotu jest dość wysokie i wynosi 78%. Ale w tej formie rośliny nie mogą wchłonąć tej substancji. Rośliny potrzebują azotu do rozwoju korzeni. W tej sytuacji na ratunek przychodzą bakterie brodawkowe, które zamieniają go w formę azotanową i amonową.
Bakterie tioniowe
Prokariota Thion to także bakterie chemosyntetyczne. Ich źródłem energii są różne związki siarki. Ten rodzaj bakterii redukuje je do kwasu siarkowego. Reakcji tej towarzyszy znaczny spadek pH pożywki. Bakterie tionowe należą do grupy acydofilów. Należą do nich organizmy, które mogą przetrwać w warunkach wysokiej kwasowości. Takie warunki są typowe dla bagien. Wraz z thianaceae ta grupa składa się z bakterii kwasu mlekowego i octowego, wiciowców i wrotków.
Bakterie wodorowe
Tego typu prokariota zamieszkują glebę. Utleniają wodór cząsteczkowy do wody z uwolnieniem energii. Takie bakterie zaliczane są również do grupy termofilów. Oznacza to, że są w stanie przetrwać w wysokich temperaturach, które mogą sięgać nawet 50 stopni Celsjusza. Ta zdolność bakterii wodorowych wynika z faktu, że wydzielają one specjalne enzymy, które działają nawet w takich warunkach.
Rolabakterie chemosyntetyczne
Chemotrofy odgrywają ważną rolę w złożonych procesach transformacji i obiegu odpowiednich substancji chemicznych w przyrodzie. Ponieważ siarkowodór i amoniak są substancjami dość toksycznymi, istnieje potrzeba ich neutralizacji. Dokonują tego również bakterie chemotroficzne. W trakcie przemian chemicznych powstają substancje niezbędne innym organizmom, co umożliwia ich prawidłowy wzrost i rozwój. Duże złoża rud żelaza i manganu na dnie mórz i na bagnach powstają w wyniku działalności chemotrofów. Mianowicie, bakterie żelaza.
Człowiek nauczył się wykorzystywać unikalne właściwości chemotrofów w swoich działaniach. Na przykład za pomocą bakterii siarkowych oczyszczają ścieki z siarkowodoru, chronią rury metalowe i betonowe przed korozją, a gleby przed zakwaszeniem.
Tak więc bakterie chemosyntetyczne to specjalne prokariota zdolne do przeprowadzania odpowiednich reakcji chemicznych w warunkach beztlenowych. Te organizmy utleniają substancje. Uwalniana w tym przypadku energia jest najpierw magazynowana w wiązaniach ATP, a następnie wykorzystywana do przeprowadzania procesów życiowych. Główne z nich to bakterie wiążące żelazo, siarkę i azot. Żyją zarówno w środowisku wodnym, jak i glebowym. Chemotrofy są niezbędnym ogniwem w cyklu substancji, dostarczają organizmom żywym niezbędnych substancji i są szeroko stosowane przez ludzi w ich działalności gospodarczej i przemysłowej.
