Hur ordnas och genomförs livsprocesserna för bakterier som kemosyntetiserar olika ämnen? För att svara på dessa frågor måste du förstå ett antal biologiska begrepp.
Karakteristiska egenskaper hos bakterier
Låt oss först ta reda på vilka bakterierna är. Detta är hela riket av vilda djur. De är encelliga organismer av mikroskopisk storlek som saknar kärna. Men detta betyder inte att bakterier i allmänhet inte har strukturer som ansvarar för överföringen av ärftlig information. Den har bara en mer primitiv organisation. Dessa är cirkulära DNA-molekyler som är koncentrerade i en specifik del av cytoplasman som kallas nukleoiden.
essensen av autotrofisk näring
Kemosyntetiska bakterier, vars exempel kommer att diskuteras i vår artikel, producerar självständigt organiska ämnen. De är autotrofer, som växter. De senare använder dock solljusenergin för detta. Närvaron av gröna plastider av kloroplaster tillåter dem att utföra fotosyntesprocessen. Dess väsen ligger i bildandet av glukos kolhydrater frånoorganiska ämnen - vatten och koldioxid. En annan produkt av denna kemiska reaktion är syre. Bakterier är också autotrofer. Men de behöver inte solljus för att få energi. De genomför en annan process - kemosyntes.
Vad är kemosyntes
Kemosyntes är processen för bildning av organiska ämnen på grund av förekomsten av redoxreaktioner. Det utförs i naturen endast av prokaryoter. Kemosyntetiska bakterier kan använda svavel-, kväve- och järnföreningar för att syntetisera organiska ämnen. Detta frigör energi, som först ackumuleras i ATP-bindningar, varefter den kan användas av bakterieceller.
Kemosyntetiska bakterier: livsmiljö
Eftersom kemotrofers liv inte beror på närvaron av solljus, är deras utbredningsområde ganska brett. Till exempel kan svavelbakterier leva på stora djup, ibland vara de enda representanterna för levande varelser där. Livsmiljön för dessa prokaryoter är oftast jord, avloppsvatten och substrat rika på vissa kemiska föreningar.
Järnbakterier
Kemosyntetiska bakterier inkluderar prokaryoter som ändrar sammansättningen av järnföreningar. De upptäcktes av den framstående ryske mikrobiologen Sergei Nikolaevich Vinogradsky 1950. Denna typ av bakterier under oxidationsreaktionen ändrar oxidationstillståndet för järn, vilket gör det trevärt. De lever i söt- och s altvatten. I naturen utför de kretsloppet av järn innatur, och inom industrin används för att tillverka ren koppar. Denna typ av bakterier tillhör också litoautotrofer, som kan syntetisera vissa element i deras celler från kolsyra.
Svavelbakterier
Bakterier, kemosyntetiserande ämnen från svavelföreningar, kan existera separat på botten av vattendrag eller bilda en symbios med blötdjur och marina ryggradslösa djur. De använder svavelväte, sulfider, tionsyror eller molekylärt svavel som källa till oxidation. Denna typ av bakterier var huvudobjektet i upptäckten och studien av processen för kemosyntes. Denna grupp av prokaryoter inkluderar även några fototrofa prokaryoter. Till exempel, som lila eller gröna svavelbakterier.
Nitrifierande bakterier
Nitrifierande bakterier sätter sig på rötterna av baljväxter. Kemosyntetiska prokaryoter från denna grupp oxiderar ammoniak till salpetersyra. Denna reaktion utförs i flera steg med bildandet av mellanliggande ämnen. Det finns även kvävefixerande bakterier i jorden. De lever på rötterna av baljväxter. De tränger in i det underjordiska organets vävnader och bildar karakteristiska förtjockningar. Inuti sådana formationer skapas en gynnsam miljö för flödet av kemosyntes. Symbiosen mellan växter och knölbakterier är ömsesidigt fördelaktigt. De första förser prokaryoter med organiskt material som erhålls under fotosyntesen. Bakterier, å andra sidan, kan fixera atmosfäriskt kväve och omvandla det till en form som är tillgänglig förväxter.
Varför är den här processen så viktig? Faktum är att i atmosfären är koncentrationen av kväve ganska hög och uppgår till 78%. Men i denna form kan växter inte absorbera detta ämne. Växter behöver kväve för rotutveckling. I den här situationen kommer knölbakterier till undsättning, som förvandlar den till en nitrat- och ammoniumform.
Thion-bakterier
Thion-prokaryoter är också kemosyntetiska bakterier. Deras energikälla är olika svavelföreningar. Denna typ av bakterier reducerar dem till svavelsyra. Denna reaktion åtföljs av en signifikant minskning av mediets pH. Tioniska bakterier tillhör gruppen acidofiler. Dessa inkluderar organismer som kan överleva under förhållanden med hög surhet. Sådana förhållanden är typiska för träsk. Tillsammans med thianaceae består denna grupp av mjölk- och ättiksyrabakterier, flagellater och hjuldjur.
vätebakterier
Dessa typer av prokaryoter är jordinvånare. De oxiderar molekylärt väte till vatten med frigörande av energi. Sådana bakterier ingår också i gruppen termofiler. Det betyder att de kan överleva vid höga temperaturer, som kan nå 50 grader Celsius. Denna förmåga hos vätebakterier beror på att de utsöndrar speciella enzymer som fungerar även under sådana förhållanden.
Rollkemosyntetiska bakterier
Kemotrofer spelar en viktig roll i de komplexa processerna för omvandling och cirkulation av motsvarande kemikalier i naturen. Eftersom svavelväte och ammoniak är ganska giftiga ämnen finns det ett behov av att neutralisera dem. Detta utförs också av kemotrofa bakterier. Under kemiska omvandlingar bildas ämnen som är nödvändiga för andra organismer, vilket möjliggör deras normala tillväxt och utveckling. Stora fyndigheter av järn- och manganmalmer på botten av haven och träsk uppstår på grund av kemotrofers aktivitet. Nämligen järnbakterier.
Människan har lärt sig att använda de unika egenskaperna hos kemotrofer i sina aktiviteter. Till exempel, med hjälp av svavelbakterier renar de avloppsvatten från svavelväte, skyddar metall- och betongrör från korrosion och jord från försurning.
Så, kemosyntetiska bakterier är speciella prokaryoter som kan utföra lämpliga kemiska reaktioner under anaeroba förhållanden. Dessa organismer oxiderar ämnen. Energin som frigörs i detta fall lagras först i ATP-bindningar, och används sedan för att utföra livsprocesser. De främsta är järn-, svavel- och kvävefixerande bakterier. De lever i både vatten- och markmiljöer. Kemotrofer är en oumbärlig länk i ämneskretsloppet, förser levande organismer med nödvändiga ämnen och används i stor utsträckning av människor i deras ekonomiska och industriella aktiviteter.
