Бактэрыі хемосинтезирующие: прыклады. Ролю хемосинтезирующих бактэрый

Як уладкованыя і ажыццяўляюць працэсы жыццядзейнасці бактэрыі, хемосинтезирующие розныя рэчывы? Каб адказаць на гэтыя пытанні, неабходна разабрацца з цэлым шэрагам біялагічных паняццяў.

Характэрныя рысы бактэрый

Спачатку высветлім, хто ж такія бактэрыі. Гэта цэлае Царства жывой прыроды. Яны ўяўляюць сабой аднаклетачныя арганізмы мікраскапічных памераў, якія пазбаўленыя ядра. Але гэта не значыць, што ў бактэрый наогул няма структур, якія адказваюць за перадачу спадчыннай інфармацыі. Яна проста мае больш прымітыўную арганізацыю. Гэта колцавыя малекулы ДНК, якія сканцэнтраваны ў пэўнай часткі цытаплазмы, званай нуклеоід.

Сутнасць аўтатрофныя харчавання

Хемосинтезирующие бактэрыі, прыклады якіх будуць разгледжаныя ў нашым артыкуле, самастойна вырабляюць арганічныя рэчывы. Яны з'яўляюцца Автотрофей, падобна раслінам. Аднак апошнія выкарыстоўваюць для гэтага энергію сонечнага святла. Наяўнасць зялёных пластыд хларапластаў дазваляе ім ажыццяўляць працэс фотасінтэзу. Яго сутнасць заключаецца ў адукацыі вуглявода глюкозы з неарганічных рэчываў - вады і вуглякіслага газу. Яшчэ адным прадуктам дадзенай хімічнай рэакцыі з'яўляецца кісларод. Бактэрыі таксама з'яўляюцца Автотрофей. Але для атрымання энергіі ім не патрэбны сонечнае святло. Яны ажыццяўляюць іншы працэс - хемосинтез.

Што такое хемосинтез

Хемосинтезом называюць працэс адукацыі арганічных рэчываў за кошт праходжання акісляльна-аднаўленчых рэакцый. Яго ў прыродзе ажыццяўляюць толькі пракарыёты. Хемосинтезирующие бактэрыі могуць выкарыстоўваць для сінтэзу арганічных рэчываў злучэння серы, азоту і жалеза. Пры гэтым вылучаецца энергія, якая спачатку акумулюецца ў сувязях АТФ, пасля чаго можа выкарыстоўвацца клеткамі бактэрый.

Бактэрыі хемосинтезирующие: асяроддзе пражывання

Паколькі жыццё хемотрофов не залежыць ад наяўнасці сонечнага святла, арэал іх распаўсюду досыць шырокі. Да прыкладу, серобактерии могуць жыць на вялікіх глыбінях, часам з'яўляючыся там адзінымі прадстаўнікамі жывых істот. Асяродкам існаваньня дадзеных пракарыёт часцей за ўсё з'яўляецца глеба, сцёкавыя вады і субстраты, багатыя пэўнымі хімічнымі злучэннямі.

жалезабактэрый

Да хемосинтезирующим бактэрыям адносяць пракарыёт, якія змяняюць склад злучэнняў жалеза. Яны былі адкрыты выдатным рускім мікрабіёлагам Сяргеем Мікалаевічам Вінаградская ў 1950 годзе. Гэты від бактэрый у ходзе рэакцыі акіслення змяняе ступень акіслення жалеза, робячы яго трохвалентнага. Яны насяляюць у прэсных, і салёных вадаёмах. У прыродзе яны ажыццяўляюць кругазварот жалеза ў прыродзе, а ў прамысловасці выкарыстоўваюцца для вытворчасці чыстай медзі. Гэты від бактэрый таксама ставіцца да литоавтотрофам, здольным сінтэзаваць з улекислоты некаторыя элементы сваёй клеткі.

Серобактериии

Бактэрыі, хемосинтезирующие рэчывы са злучэнняў серы, могуць існаваць асобна на дне вадаёмаў або ўтвараць сімбіёз з малюскамі і марскімі бесхрыбтовымі. У якасці крыніцы акіслення яны выкарыстоўваюць серавадарод, сульфід, тионовые кіслаты або малекулярную серу. Гэты від бактэрый быў галоўным аб'ектам пры адкрыцці і вывучэнні працэсу хемосинтеза. Да гэтай групы пракарыёт адносяць і некаторых фототрофных пракарыёт. Да прыкладу, такіх як пурпурныя або зялёныя серобактерии.

Нитрифицирующие бактэрыі

На каранях бабовых раслін пасяляюцца нитрифицирущие бактэрыі. Хемосинтезирующие пракарыёты гэтай групы акісляюць аміяк да азотнай кіслаты. Гэтая рэакцыя ажыццяўляецца ў некалькі этапаў з адукацыяй прамежкавых рэчываў. У глебе знаходзяцца таксама азотфиксирующие бактэрыі. Яны пасяляюцца на каранях бабовых раслін. Укараняючыся ў тканіны падземнага органа, яны ўтвараюць характэрныя патаўшчэнні. Усярэдзіне такіх утварэнняў ствараецца спрыяльнае асяроддзе для праходжання хемосинтеза. Сімбіёз раслін з клубеньковых бактэрыямі з'яўляецца ўзаемавыгадным. Першыя забяспечваюць пракарыёт арганікай, атрыманай падчас фотасінтэзу. Бактэрыі жа здольныя фіксаваць атмасферны азот і перакладаць яго ў форму, даступную для раслін.

Чаму гэты працэс мае такое важнае значэнне? Бо ў атмасферы канцэнтрацыя азоту дастатковая вялікая і складае 78%. Але ў такім выглядзе расліны не могуць засвойваць гэта рэчыва. А азот неабходны раслінам для развіцця каранёвай сістэмы. У гэтай сітуацыі на дапамогу і прыходзяць клубеньковых бактэрыі, якія ператвараюць яго ў нітратнае і аммонійны форму.

Тионовые бактэрыі

Хемосинтезирующими бактэрыямі з'яўляюцца і тионовые пракарыёты. Іх крыніцай энергіі служаць розныя злучэнні серы. Гэты від бактэрый аднаўляе іх да сернай кіслаты. Гэтая рэакцыя суправаджаецца значным паніжэннем вадароднага паказчыка асяроддзя. Тионовые бактэрыі ўваходзяць у групу ацидофилов. Да іх ставяцца арганізмы, здольныя выжываць ва ўмовах падвышанай кіслотнасці. Такія ўмовы характэрныя для балот. Разам з тиановыми гэтую групу складаюць малочна- і воцатнакіслага бактэрыі, жгутиконосцы і калаўроткі.

вадародныя бактэрыі

Гэтыя віды пракарыёт з'яўляюцца глебавымі насельнікамі. Яны акісляюць малекулярны вадарод да вады з вылучэннем энергіі. Такія бактэрыі таксама ўваходзяць у групу термофилов. Гэта значыць, што яны здольныя захоўваць жыццяздольнасць пры высокіх тэмпературах, паказчык якіх можетдо стигать 50 градусаў па шкале Цэльсія. Гэтая здольнасць вадародных бактэрый абумоўлена тым, што яны вылучаюць адмысловыя ферменты, што функцыянуюць нават у такіх умовах.

Ролю хемосинтезирующих бактэрый

Хемотрофы гуляюць галоўную ролю ў складаных працэсах ператварэння і кругазвароту адпаведных хімічных рэчываў у прыродзе. Паколькі серавадарод і аміяк з'яўляюцца досыць таксічнымі рэчывамі, існуе неабходнасць у іх нейтралізацыі. Гэта таксама ажыццяўляюць хемотрофные бактэрыі. У ходзе хімічных ператварэнняў утвараюцца рэчывы, неабходныя іншым арганізмам, што робіць магчымым іх нармальны рост і развіццё. Буйныя радовішчы руд жалеза і марганца на дне мораў і балот ўзнікаюць дзякуючы дзейнасці хемотрофов. А менавіта - жалезабактэрый.

Чалавек навучыўся выкарыстоўваць унікальныя ўласцівасці хемотрофов і ў сваёй дзейнасці. Да прыкладу, з дапамогай серобактерий чысцяць сцёкавыя вады ад серавадароду, абараняюць металічныя і бетонныя трубы ад карозіі, а глебы ад закісленію.

Такім чынам, бактэрыі хемосинтезирующие з'яўляюцца адмысловымі пракарыёт, здольнымі ажыццяўляць адпаведныя хімічныя рэакцыі ў анаэробных умовах. Гэтыя арганізмы акісляюць рэчывы. Энергію, якая пры гэтым вылучаецца, яны спачатку запасяць ў сувязях АТФ, а потым выкарыстоўваюць для ажыццяўлення працэсаў жыццядзейнасці. Асноўнымі з іх з'яўляюцца жалеза-, шэра- і азотфиксирующие бактэрыі. Яны насяляюць як у воднай, так і ў глебавай асяроддзі. Хемотрофы з'яўляюцца незаменным звяном у кругавароце рэчываў, забяспечваюць жывыя арганізмы неабходнымі рэчывамі і шырока выкарыстоўваюцца чалавекам у яго гаспадарчай і прамысловай дзейнасці.