Kako se organizuju i odvijaju životni procesi bakterija koje hemosintetizuju različite supstance? Da biste odgovorili na ova pitanja, morate razumjeti brojne biološke koncepte.
Karakteristična svojstva bakterija
Prvo, hajde da saznamo ko su bakterije. Ovo je cijelo kraljevstvo divljih životinja. Oni su jednoćelijski organizmi mikroskopske veličine kojima nedostaje jezgro. Ali to ne znači da bakterije općenito nemaju strukture odgovorne za prijenos nasljednih informacija. Samo ima primitivniju organizaciju. To su kružni molekuli DNK koji su koncentrisani u specifičnom dijelu citoplazme koji se zove nukleoid.
Suština autotrofne ishrane
Kemosintetičke bakterije, čiji će primjeri biti razmotreni u našem članku, samostalno proizvode organske tvari. Oni su autotrofi, poput biljaka. Međutim, ovi drugi za to koriste energiju sunčeve svjetlosti. Prisutnost zelenih plastida hloroplasta omogućava im da provode proces fotosinteze. Njegova suština leži u stvaranju glukoze ugljikohidrata izanorganske tvari - voda i ugljični dioksid. Drugi proizvod ove hemijske reakcije je kiseonik. Bakterije su takođe autotrofi. Ali im nije potrebna sunčeva svjetlost da bi dobili energiju. Oni sprovode drugačiji proces - hemosintezu.
Šta je hemosinteza
Hemosinteza je proces stvaranja organskih supstanci usled pojave redoks reakcija. U prirodi ga provode samo prokarioti. Hemosintetske bakterije mogu koristiti spojeve sumpora, dušika i željeza za sintezu organskih tvari. Ovo oslobađa energiju, koja se prvo akumulira u ATP vezama, nakon čega je mogu iskoristiti bakterijske ćelije.
Hemosintetske bakterije: stanište
Budući da život hemotrofa ne zavisi od prisustva sunčeve svetlosti, njihovo područje distribucije je prilično široko. Na primjer, sumporne bakterije mogu živjeti na velikim dubinama, ponekad su tamo jedini predstavnici živih bića. Stanište ovih prokariota je najčešće tlo, otpadne vode i supstrati bogati određenim hemijskim jedinjenjima.
Gvozdene bakterije
Hemosintetske bakterije uključuju prokariote koji mijenjaju sastav jedinjenja željeza. Otkrio ih je izuzetni ruski mikrobiolog Sergej Nikolajevič Vinogradski 1950. godine. Ova vrsta bakterija tokom reakcije oksidacije mijenja oksidacijsko stanje željeza, čineći ga trovalentnim. Žive u slatkim i slanim vodama. U prirodi provode ciklus gvožđaprirode, au industriji se koriste za proizvodnju čistog bakra. Ova vrsta bakterija također pripada litoautotrofima, sposobnim da sintetiziraju neke elemente svojih stanica iz ugljične kiseline.
Bakterije sumpora
Bakterije, hemosintetizujuće supstance iz jedinjenja sumpora, mogu postojati odvojeno na dnu vodenih tijela ili formirati simbiozu sa mekušcima i morskim beskičmenjacima. Kao izvor oksidacije koriste sumporovodik, sulfide, tionske kiseline ili molekularni sumpor. Ova vrsta bakterija bila je glavni predmet u otkrivanju i proučavanju procesa kemosinteze. Ova grupa prokariota uključuje i neke fototrofne prokariote. Na primjer, kao što su ljubičaste ili zelene sumporne bakterije.
Nitrifikujuće bakterije
Nitrifikujuće bakterije naseljavaju se na korijenu mahunarki. Hemosintetski prokarioti ove grupe oksidiraju amonijak u dušičnu kiselinu. Ova reakcija se odvija u nekoliko faza sa stvaranjem međusupstanci. U tlu postoje i bakterije koje fiksiraju dušik. Žive na korijenu mahunarki. Prodirući u tkiva podzemnog organa, formiraju karakteristična zadebljanja. Unutar takvih formacija stvara se povoljno okruženje za tok kemosinteze. Simbioza biljaka sa bakterijama kvržica je obostrano korisna. Prvi daju prokariotima organsku materiju dobijenu tokom fotosinteze. Bakterije su, s druge strane, u stanju da fiksiraju atmosferski dušik i pretvore ga u oblik dostupanbiljke.
Zašto je ovaj proces toliko važan? Zaista, u atmosferi je koncentracija dušika prilično visoka i iznosi 78%. Ali u ovom obliku, biljke ne mogu apsorbirati ovu supstancu. Biljci je potreban dušik za razvoj korijena. U ovoj situaciji u pomoć priskaču bakterije nodule koje ih pretvaraju u nitratni i amonijumski oblik.
Tionske bakterije
Tion prokarioti su takođe hemosintetske bakterije. Njihov izvor energije su različita jedinjenja sumpora. Ova vrsta bakterija ih reducira u sumpornu kiselinu. Ova reakcija je praćena značajnim smanjenjem pH medija. Tionske bakterije pripadaju grupi acidofila. To uključuje organizme koji mogu preživjeti u uvjetima visoke kiselosti. Ovakvi uslovi su tipični za močvare. Zajedno sa thianaceae, ovu grupu čine bakterije mliječne i octene kiseline, flagelati i rotiferi.
Bakterije vodika
Ove vrste prokariota su stanovnici tla. Oni oksidiraju molekularni vodik u vodu uz oslobađanje energije. Takve bakterije su također uključene u grupu termofila. To znači da su u stanju da prežive na visokim temperaturama, koje mogu dostići 50 stepeni Celzijusa. Ova sposobnost vodikovih bakterija je zbog činjenice da luče posebne enzime koji funkcionišu čak iu takvim uslovima.
Ulogahemosintetske bakterije
Hemotrofi igraju glavnu ulogu u složenim procesima transformacije i kruženja odgovarajućih hemikalija u prirodi. Budući da su sumporovodik i amonijak prilično otrovne tvari, potrebno ih je neutralizirati. To također provode kemotrofne bakterije. U toku hemijskih transformacija nastaju supstance neophodne drugim organizmima, što omogućava njihov normalan rast i razvoj. Velika nalazišta željeznih i manganskih ruda na dnu mora i močvara nastaju djelovanjem kemotrofa. Naime, željezne bakterije.
Čovjek je naučio da koristi jedinstvena svojstva kemotrofa u svojim aktivnostima. Na primjer, uz pomoć sumpornih bakterija čiste otpadne vode od sumporovodika, štite metalne i betonske cijevi od korozije, a tlo od zakiseljavanja.
Dakle, hemosintetičke bakterije su posebni prokarioti sposobni da izvode odgovarajuće hemijske reakcije u anaerobnim uslovima. Ovi organizmi oksidiraju tvari. Energija koja se oslobađa u ovom slučaju prvo se pohranjuje u ATP veze, a zatim se koristi za odvijanje životnih procesa. Glavne su bakterije koje fiksiraju željezo, sumpor i dušik. Žive iu vodenoj i zemljišnoj sredini. Hemotrofi su nezamjenjiva karika u ciklusu supstanci, obezbjeđuju živim organizmima potrebne supstance i ljudi ih široko koriste u svojim ekonomskim i industrijskim aktivnostima.
