Hvordan ordnes og gjennomføres livsprosessene til bakterier som kjemosyntetiserer ulike stoffer? For å svare på disse spørsmålene må du forstå en rekke biologiske konsepter.
Karakteristiske trekk ved bakterier
Først, la oss finne ut hvem bakteriene er. Dette er hele dyrelivets rike. De er encellede organismer av mikroskopisk størrelse som mangler en kjerne. Men dette betyr ikke at bakterier generelt ikke har strukturer som er ansvarlige for overføring av arvelig informasjon. Den har bare en mer primitiv organisasjon. Dette er sirkulære DNA-molekyler som er konsentrert i en spesifikk del av cytoplasmaet k alt nukleoiden.
essensen av autotrofisk ernæring
Kjemosyntetiske bakterier, eksempler på disse vil bli diskutert i vår artikkel, produserer uavhengig organiske stoffer. De er autotrofer, som planter. Sistnevnte bruker imidlertid sollysets energi til dette. Tilstedeværelsen av grønne plastider av kloroplaster lar dem utføre prosessen med fotosyntese. Dens essens ligger i dannelsen av glukose karbohydrater frauorganiske stoffer - vann og karbondioksid. Et annet produkt av denne kjemiske reaksjonen er oksygen. Bakterier er også autotrofer. Men de trenger ikke sollys for å få energi. De utfører en annen prosess - kjemosyntese.
Hva er kjemosyntese
Kjemosyntese er prosessen med dannelse av organiske stoffer på grunn av forekomsten av redoksreaksjoner. Det utføres i naturen bare av prokaryoter. Kjemosyntetiske bakterier kan bruke svovel, nitrogen og jernforbindelser for å syntetisere organiske stoffer. Dette frigjør energi, som først akkumuleres i ATP-bindinger, hvoretter den kan brukes av bakterieceller.
Kjemosyntetiske bakterier: habitat
Siden levetiden til kjemotrofer ikke er avhengig av tilstedeværelsen av sollys, er deres distribusjonsområde ganske bredt. For eksempel kan svovelbakterier leve på store dyp, noen ganger være de eneste representantene for levende vesener der. Habitatet til disse prokaryotene er oftest jord, avløpsvann og substrater rike på visse kjemiske forbindelser.
Jernbakterier
Kjemosyntetiske bakterier inkluderer prokaryoter som endrer sammensetningen av jernforbindelser. De ble oppdaget av den fremragende russiske mikrobiologen Sergei Nikolaevich Vinogradsky i 1950. Denne typen bakterier under oksidasjonsreaksjonen endrer oksidasjonstilstanden til jern, noe som gjør det trivalent. De lever i ferskvann og s altvann. I naturen utfører de syklusen av jern innnatur, og i industrien brukes til å produsere rent kobber. Denne typen bakterier tilhører også litoautotrofer, som er i stand til å syntetisere noen elementer i cellene deres fra karbonsyre.
Svovelbakterier
Bakterier, kjemosyntetiserende stoffer fra svovelforbindelser, kan eksistere separat på bunnen av vannforekomster eller danne en symbiose med bløtdyr og marine virvelløse dyr. De bruker hydrogensulfid, sulfider, tionsyrer eller molekylært svovel som kilde til oksidasjon. Denne typen bakterier var hovedobjektet i oppdagelsen og studiet av prosessen med kjemosyntese. Denne gruppen av prokaryoter inkluderer også noen fototrofe prokaryoter. For eksempel, som lilla eller grønne svovelbakterier.
Nitrifiserende bakterier
Nitrifiserende bakterier setter seg på røttene til belgplanter. Kjemosyntetiske prokaryoter av denne gruppen oksiderer ammoniakk til salpetersyre. Denne reaksjonen utføres i flere stadier med dannelse av mellomliggende stoffer. Det er også nitrogenfikserende bakterier i jorda. De lever på røttene til belgfrukter. De trenger inn i vevet til det underjordiske organet og danner karakteristiske fortykkelser. Inne i slike formasjoner skapes et gunstig miljø for flyten av kjemosyntese. Symbiosen mellom planter og knutebakterier er gjensidig fordelaktig. De første gir prokaryoter organisk materiale oppnådd under fotosyntesen. Bakterier på den annen side er i stand til å fikse atmosfærisk nitrogen og omdanne det til en form som er tilgjengelig forplanter.
Hvorfor er denne prosessen så viktig? Faktisk, i atmosfæren er konsentrasjonen av nitrogen ganske høy og utgjør 78%. Men i denne formen kan ikke planter absorbere dette stoffet. Planter trenger nitrogen for rotutvikling. I denne situasjonen kommer knutebakterier til unnsetning, som gjør den til en nitrat- og ammoniumform.
Thion-bakterier
Thion-prokaryoter er også kjemosyntetiske bakterier. Energikilden deres er forskjellige svovelforbindelser. Denne typen bakterier reduserer dem til svovelsyre. Denne reaksjonen er ledsaget av en betydelig reduksjon i pH i mediet. Tioniske bakterier tilhører gruppen av acidofiler. Disse inkluderer organismer som kan overleve under forhold med høy surhet. Slike forhold er typiske for sumper. Sammen med thianaceae består denne gruppen av melke- og eddiksyrebakterier, flagellater og hjuldyr.
hydrogenbakterier
Disse typene prokaryoter er jordinnbyggere. De oksiderer molekylært hydrogen til vann med frigjøring av energi. Slike bakterier inngår også i gruppen termofile. Dette betyr at de er i stand til å overleve ved høye temperaturer, som kan nå 50 grader Celsius. Denne evnen til hydrogenbakterier skyldes at de skiller ut spesielle enzymer som fungerer selv under slike forhold.
Rollekjemosyntetiske bakterier
Kemotrofer spiller en stor rolle i de komplekse prosessene med transformasjon og sirkulasjon av de tilsvarende kjemikaliene i naturen. Siden hydrogensulfid og ammoniakk er ganske giftige stoffer, er det behov for å nøytralisere dem. Dette utføres også av kjemotrofe bakterier. I løpet av kjemiske transformasjoner dannes stoffer som er nødvendige for andre organismer, som gjør deres normale vekst og utvikling mulig. Store forekomster av jern- og manganmalm på bunnen av hav og sumper oppstår på grunn av aktiviteten til kjemotrofer. Nemlig jernbakterier.
Mennesket har lært å bruke de unike egenskapene til kjemotrofer i sine aktiviteter. For eksempel, ved hjelp av svovelbakterier renser de avløpsvann fra hydrogensulfid, beskytter metall- og betongrør mot korrosjon og jord mot forsuring.
Så, kjemosyntetiske bakterier er spesielle prokaryoter som er i stand til å utføre passende kjemiske reaksjoner under anaerobe forhold. Disse organismene oksiderer stoffer. Energien som frigjøres i dette tilfellet lagres først i ATP-bindinger, og brukes deretter til å utføre livsprosesser. De viktigste er jern-, svovel- og nitrogenfikserende bakterier. De lever i både vann- og jordmiljøer. Kjemotrofer er et uunnværlig ledd i stoffkretsløpet, gir levende organismer de nødvendige stoffene og er mye brukt av mennesker i deres økonomiske og industrielle aktiviteter.
