Cum sunt aranjate și desfășurate procesele de viață ale bacteriilor care chemosintetizează diverse substanțe? Pentru a răspunde la aceste întrebări, trebuie să înțelegeți o serie de concepte biologice.
Trăsăturile caracteristice ale bacteriilor
În primul rând, să aflăm cine sunt bacteriile. Acesta este întregul regat al vieții sălbatice. Sunt organisme unicelulare de dimensiuni microscopice care nu au nucleu. Dar asta nu înseamnă că bacteriile, în general, nu au structuri responsabile de transmiterea informațiilor ereditare. Are doar o organizare mai primitivă. Acestea sunt molecule circulare de ADN care sunt concentrate într-o anumită parte a citoplasmei numită nucleoid.
Esența nutriției autotrofe
Bacterii chemosintetice, dintre care exemple vor fi discutate în articolul nostru, produc independent substanțe organice. Sunt autotrofe, ca și plantele. Cu toate acestea, cei din urmă folosesc energia luminii solare pentru aceasta. Prezența plastidelor verzi ale cloroplastelor le permite să efectueze procesul de fotosinteză. Esența sa constă în formarea carbohidraților de glucoză dinsubstanțe anorganice - apă și dioxid de carbon. Un alt produs al acestei reacții chimice este oxigenul. Bacteriile sunt, de asemenea, autotrofe. Dar nu au nevoie de lumina soarelui pentru a obține energie. Ei efectuează un proces diferit - chimiosinteza.
Ce este chimiosinteza
Chimiosinteza este procesul de formare a substanțelor organice ca urmare a apariției reacțiilor redox. Este realizat în natură numai de procariote. Bacteriile chemosintetice pot folosi compuși de sulf, azot și fier pentru a sintetiza substanțe organice. Aceasta eliberează energie, care se acumulează mai întâi în legăturile ATP, după care poate fi folosită de celulele bacteriene.
Bacterii chemosintetice: habitat
Deoarece viața chimiotrofelor nu depinde de prezența luminii solare, aria de distribuție a acestora este destul de largă. De exemplu, bacteriile cu sulf pot trăi la adâncimi mari, fiind uneori singurii reprezentanți ai ființelor vii de acolo. Habitatul acestor procariote este cel mai adesea solul, apele uzate și substraturi bogate în anumiți compuși chimici.
Bacterii de fier
Bacteriile chemosintetice includ procariotele care modifică compoziția compușilor de fier. Au fost descoperite de remarcabilul microbiolog rus Serghei Nikolaevici Vinogradsky în 1950. Acest tip de bacterii în timpul reacției de oxidare schimbă starea de oxidare a fierului, făcându-l trivalent. Ei trăiesc în ape dulce și sărate. În natură, ele efectuează ciclul fierului înnatura, iar în industrie sunt folosite pentru a produce cupru pur. Acest tip de bacterii aparține și litoautotrofelor, capabile să sintetizeze unele elemente ale celulelor lor din acidul carbonic.
Bacterii cu sulf
Bacterii, substanțe de chimiosinteză din compușii sulfului, pot exista separat la fundul corpurilor de apă sau pot forma o simbioză cu moluștele și nevertebratele marine. Ei folosesc hidrogen sulfurat, sulfuri, acizi tionici sau sulf molecular ca sursă de oxidare. Acest tip de bacterii a fost obiectul principal în descoperirea și studiul procesului de chimiosinteză. Acest grup de procariote include și unele procariote fototrofe. De exemplu, cum ar fi bacteriile cu sulf violet sau verzi.
Bacterii nitrificante
Bacteriile nitrificatoare se instalează pe rădăcinile plantelor leguminoase. Procariotele chimiosintetice din acest grup oxidează amoniacul la acid azotic. Această reacție se desfășoară în mai multe etape cu formarea de substanțe intermediare. În sol există și bacterii fixatoare de azot. Ele trăiesc pe rădăcinile plantelor leguminoase. Pătrunzând în țesuturile organului subteran, ele formează îngroșări caracteristice. În interiorul unor astfel de formațiuni se creează un mediu favorabil pentru fluxul de chimiosinteză. Simbioza plantelor cu bacterii nodulare este reciproc benefică. Primele furnizează procariotelor materie organică obținută în timpul fotosintezei. Bacteriile, pe de altă parte, sunt capabile să fixeze azotul atmosferic și să-l transforme într-o formă accesibilăplante.
De ce este acest proces atât de important? Într-adevăr, în atmosferă, concentrația de azot este destul de mare și se ridică la 78%. Dar sub această formă, plantele nu pot absorbi această substanță. Plantele au nevoie de azot pentru dezvoltarea rădăcinilor. În această situație, bacteriile nodulare vin în ajutor, care îl transformă într-o formă de nitrat și amoniu.
Bacterii Thion
Procariotele Thion sunt, de asemenea, bacterii chemosintetice. Sursa lor de energie este diverși compuși ai sulfului. Acest tip de bacterii le reduce la acid sulfuric. Această reacție este însoțită de o scădere semnificativă a pH-ului mediului. Bacteriile tionice aparțin grupului acidofilelor. Acestea includ organisme care pot supraviețui în condiții de aciditate ridicată. Astfel de condiții sunt tipice pentru mlaștini. Împreună cu thianaceae, acest grup este format din bacterii lactice și acetice, flagelate și rotifere.
Bacterii cu hidrogen
Aceste tipuri de procariote sunt locuitori ai solului. Ele oxidează hidrogenul molecular în apă cu eliberarea de energie. Astfel de bacterii sunt, de asemenea, incluse în grupul termofilelor. Aceasta înseamnă că sunt capabili să supraviețuiască la temperaturi ridicate, care pot ajunge la 50 de grade Celsius. Această capacitate a bacteriilor cu hidrogen se datorează faptului că ele secretă enzime speciale care funcționează chiar și în astfel de condiții.
Rolbacterii chemosintetice
Chimiotrofele joacă un rol major în procesele complexe de transformare și circulație a substanțelor chimice corespunzătoare din natură. Deoarece hidrogenul sulfurat și amoniacul sunt substanțe destul de toxice, este nevoie să le neutralizeze. Acest lucru este realizat și de bacteriile chimiotrofe. În cursul transformărilor chimice, se formează substanțe necesare altor organisme, ceea ce face posibilă creșterea și dezvoltarea normală a acestora. Depozitele mari de minereuri de fier și mangan pe fundul mărilor și mlaștinilor apar datorită activității chimiotrofelor. Și anume, bacteriile de fier.
Omul a învățat să folosească proprietățile unice ale chimiotrofelor în activitățile lor. De exemplu, cu ajutorul bacteriilor cu sulf, acestea curăță apele reziduale de hidrogen sulfurat, protejează conductele metalice și din beton de coroziune și solurile de acidificare.
Deci, bacteriile chemosintetice sunt procariote speciale capabile să desfășoare reacții chimice adecvate în condiții anaerobe. Aceste organisme oxidează substanțele. Energia care este eliberată în acest caz este mai întâi stocată în legături ATP și apoi folosită pentru a desfășura procese de viață. Principalele sunt bacteriile fixatoare de fier, sulf și azot. Ei trăiesc atât în mediul de apă, cât și în sol. Chemotrofele sunt o verigă indispensabilă în ciclul substanțelor, furnizează organismelor vii substanțele necesare și sunt utilizate pe scară largă de oameni în activitățile lor economice și industriale.
