Bacteria este un concept familiar tuturor. Obținerea de brânză și iaurt, antibiotice, tratarea apelor reziduale - toate acestea sunt posibile de organismele bacteriene unicelulare. Haideți să-i cunoaștem mai bine.
Cine sunt bacteriile?
Reprezentanții acestui regat al vieții sălbatice sunt singurul grup de procariote - organisme ale căror celule nu au nucleu. Dar asta nu înseamnă că nu conțin deloc informații ereditare. Moleculele de ADN sunt libere în citoplasma celulei și nu sunt înconjurate de o membrană.
Deoarece dimensiunile lor sunt microscopice - până la 20 de microni, bacteriile sunt studiate de știința microbiologiei. Oamenii de știință au descoperit că procariotele pot fi unicelulare sau se pot uni în colonii. Au o structură destul de primitivă. În plus față de nucleu, bacteriilor le lipsesc toate tipurile de plastide, complexul Golgi, EPS, lizozomi și mitocondrii. Dar, în ciuda acestui fapt, celula bacteriană este capabilă să efectueze cele mai importante procese de viață: respirație anaerobă fără utilizarea oxigenului, nutriție heterotrofă și autotrofă, reproducere asexuată și formarea chistului în timpul experienței condițiilor nefavorabile.condiții.
Clase de bacterii
Clasificarea se bazează pe diferite caracteristici. Una dintre ele este forma celulelor. Deci, vibrionii au forma unei virgule, coci - o formă rotunjită. Spiralele au o formă de spirală, iar bacilii au o formă de tijă.
În plus, bacteriile sunt combinate în grupuri în funcție de caracteristicile structurale ale celulei. Cei adevărați sunt capabili să formeze o capsulă moale în jurul propriei celule și sunt echipați cu flageli.
Cianobacteriile, sau algele albastre-verzi, sunt capabile de fotosinteză și, împreună cu ciupercile, fac parte din licheni.
Multe specii de bacterii sunt capabile de simbioză - coabitare reciproc avantajoasă a organismelor. Fixantorii de azot se stabilesc pe rădăcinile leguminoaselor și ale altor plante, formând noduli. Este ușor de ghicit ce funcție îndeplinesc bacteriile nodulare. Ele transformă azotul atmosferic, care este atât de necesar pentru dezvoltarea plantelor.
Metode de alimentație
Procariotele sunt un grup de organisme care au acces la toate tipurile de alimente. Deci, bacteriile verzi și violete se hrănesc autotrof, datorită energiei solare. Datorită prezenței plastidelor, acestea pot fi vopsite în diferite culori, dar conțin neapărat clorofilă. Fotosinteza bacteriană și cea a plantelor sunt fundamental diferite. În bacterii, apa nu este un reactiv esențial. Donatorul de electroni poate fi hidrogen sau hidrogen sulfurat, astfel încât oxigenul nu este eliberat în timpul acestui proces.
Un grup mare de bacterii se hrănește heterotrof, adică substanțe organice gata preparate. Astfel de organisme folosesc rămășițele organismelor moarte pentru hrană șiprodusele lor de viață. Bacteriile de degradare și fermentație sunt capabile să descompună toate substanțele organice cunoscute. Astfel de organisme sunt numite și saprotrofe.
Unele bacterii din plante pot forma simbioză cu alte organisme: împreună cu ciupercile, fac parte din licheni, bacteriile nodulare fixatoare de azot coexistă reciproc în mod benefic cu rădăcinile leguminoaselor.
Chemotrofe
Chimiotrofele sunt un alt grup de alimente. Acesta este un fel de nutriție autotrofă, în timpul căreia, în loc de energia solară, se folosește energia legăturilor chimice ale diferitelor substanțe. Bacteriile fixatoare de azot sunt un astfel de organism. Ele oxidează unii compuși anorganici, oferindu-și în același timp cantitatea necesară de energie.
Bacterii fixatoare de azot: habitat
Microorganismele capabile să transforme compușii de azot, de asemenea, se hrănesc în mod similar. Se numesc bacterii fixatoare de azot. În ciuda faptului că bacteriile trăiesc peste tot, habitatul acestei specii este solul, sau mai degrabă rădăcinile plantelor leguminoase.
Clădire
Care este funcția bacteriilor nodulare? Se datorează structurii lor. Bacteriile fixatoare de azot sunt clar vizibile cu ochiul liber. Așezându-se pe rădăcinile leguminoaselor și cerealelor, ele pătrund în plantă. În acest caz, se formează îngroșări în interiorul cărora are loc metabolismul.
Ar trebui spus că bacteriile fixatoare de azot aparțin grupului de mutualiști. Coexistența lor cu alte organisme este reciproc benefică. LAÎn timpul fotosintezei, planta sintetizează glucoza carbohidrată, care este necesară proceselor de viață. Bacteriile nu sunt capabile de un astfel de proces, așa că zaharurile gata preparate sunt obținute din leguminoase.
Plantele au nevoie de azot pentru a trăi. Există destul de multe din această substanță în natură. De exemplu, conținutul de azot din aer este de 78%. Cu toate acestea, în această stare, plantele nu sunt capabile să absoarbă această substanță. Bacteriile fixatoare de azot absorb azotul atmosferic și îl transformă într-o formă potrivită pentru plante.
Performanță
Care este funcția bacteriilor fixatoare de azot poate fi văzută pe exemplul bacteriei chimiotrofice azospirillum. Acest organism trăiește pe rădăcinile cerealelor: orz sau grâu. Pe bună dreptate este numit lider în rândul producătorilor de azot. Pe un hectar de teren, el este capabil să cedeze până la 60 kg din acest element.
Bacterii fixatoare de azot ale leguminoaselor, cum ar fi rizobitum, sinorhizobiums și altele, sunt, de asemenea, buni „lucrători”. Sunt capabili să îmbogățească un hectar de teren cu azot cu o greutate de până la 390 kg. Plantele leguminoase perene găzduiesc câștigătorii formării de azot, a căror productivitate ajunge până la 560 kg pe hectar de teren arabil.
Procese de viață
Toate bacteriile fixatoare de azot în funcție de caracteristicile proceselor de viață pot fi combinate în două grupuri. Primul grup este nitrificant. Esența metabolismului în acest caz este un lanț de transformări chimice. Amoniul sau amoniacul este transformat în nitriți - săruri ale acidului azotic. Nitriții, la rândul lor, sunt transformați în nitrați,sunt și săruri ale acestui compus. Sub formă de nitrați, azotul este absorbit mai bine de sistemul radicular al plantelor.
Al doilea grup se numește denitrificatori. Ei efectuează procesul invers: nitrații conținuti în sol sunt transformați în azot gazos. Acesta este modul în care are loc ciclul azotului în natură.
Procesele vieții includ și procesul de reproducere. Are loc prin diviziunea celulară în două. Mult mai rar - prin înmugurire. Caracteristic pentru bacterii și procesul sexual, care se numește conjugare. În acest caz, are loc schimbul de informații genetice.
Deoarece sistemul radicular eliberează multe substanțe valoroase, pe el se instalează o mulțime de bacterii. Ele transformă reziduurile vegetale în substanțe pe care plantele le pot absorbi. Drept urmare, stratul de sol din jur dobândește anumite proprietăți. Se numește rizosferă.
Căi de intrare a bacteriilor în rădăcină
Există mai multe moduri de a introduce celule bacteriene în țesuturile sistemului radicular. Acest lucru poate apărea din cauza leziunilor țesuturilor tegumentare sau în locurile în care celulele radiculare sunt tinere. Zona părului rădăcină este, de asemenea, o cale de intrare a chimiotrofelor în plantă. În plus, firele de păr rădăcină se infectează și, ca urmare a diviziunii active a celulelor bacteriene, se formează noduli. Celulele invadatoare formează fire infecțioase care continuă procesul de pătrundere în țesuturile plantelor. Cu ajutorul unui sistem conducător, nodulii bacterieni sunt conectați la rădăcină. De-a lungul timpului, o substanță specială apare în ele -legoglobină.
În momentul manifestării activității optime, nodulii capătă o culoare roz (datorită pigmentului de legoglobină). Numai acele bacterii care conțin legoglobină pot fixa azotul.
Importanța chimiotrofelor
Oamenii au observat de mult că dacă săpați plante leguminoase cu pământ, recolta în acest loc va fi mai bună. De fapt, esența nu este în curs de arat. Un astfel de sol este mai îmbogățit cu azot, care este atât de necesar pentru creșterea și dezvoltarea plantelor.
Dacă frunza este numită o fabrică de oxigen, atunci bacteriile fixatoare de azot pot fi numite pe bună dreptate o fabrică de nitrați.
Chiar și în secolul al XIX-lea, oamenii de știință au atras atenția asupra abilităților uimitoare ale plantelor leguminoase. Din cauza lipsei de cunoștințe, acestea au fost atribuite doar plantelor și nu asociate cu alte organisme. S-a sugerat că frunzele pot fixa azotul atmosferic. În timpul experimentelor, s-a constatat că leguminoasele care au crescut în apă își pierd această capacitate. De mai bine de 15 ani, această întrebare a rămas un mister. Nimeni nu a ghicit că toate acestea au fost realizate de bacterii fixatoare de azot, al căror habitat nu fusese studiat. S-a dovedit că problema se află în simbioza organismelor. Numai împreună leguminoasele și bacteriile pot produce nitrați pentru plante.
Acum, oamenii de știință au identificat peste 200 de plante care nu aparțin familiei leguminoase, dar sunt capabile să formeze o simbioză cu bacteriile fixatoare de azot. Cartofii, sorgul, grâul au și proprietăți valoroase.
