Kako se organiziraju i odvijaju životni procesi bakterija koje kemosintetiziraju različite tvari? Da biste odgovorili na ova pitanja, morate razumjeti niz bioloških koncepata.
Karakteristična svojstva bakterija
Prvo, doznajmo tko su bakterije. Ovo je cijelo kraljevstvo divljih životinja. Oni su jednostanični organizmi mikroskopske veličine kojima nedostaje jezgra. Ali to ne znači da bakterije općenito nemaju strukture odgovorne za prijenos nasljednih informacija. Samo ima primitivniju organizaciju. To su kružne molekule DNK koje su koncentrirane u određenom dijelu citoplazme koji se naziva nukleoid.
Suština autotrofne prehrane
Kemosintetske bakterije, čiji će primjeri biti razmotreni u našem članku, samostalno proizvode organske tvari. Oni su autotrofi, poput biljaka. Međutim, potonji za to koriste energiju sunčeve svjetlosti. Prisutnost zelenih plastida kloroplasta omogućuje im da provode proces fotosinteze. Njegova bit leži u stvaranju glukoze ugljikohidrata izanorganske tvari - voda i ugljični dioksid. Drugi proizvod ove kemijske reakcije je kisik. Bakterije su također autotrofi. Ali ne trebaju sunčevu svjetlost da bi dobili energiju. Oni provode drugačiji proces - kemosintezu.
Što je kemosinteza
Kemosinteza je proces stvaranja organskih tvari uslijed pojave redoks reakcija. U prirodi ga provode samo prokarioti. Kemosintetske bakterije mogu koristiti spojeve sumpora, dušika i željeza za sintezu organskih tvari. Time se oslobađa energija koja se prvo akumulira u ATP vezama, nakon čega je mogu iskoristiti bakterijske stanice.
Kemosintetske bakterije: stanište
Budući da život kemotrofa ne ovisi o prisutnosti sunčeve svjetlosti, područje njihove 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 kemijskim spojevima.
Željezne bakterije
Kemosintetske bakterije uključuju prokariote koji mijenjaju sastav željeznih spojeva. Otkrio ih je istaknuti ruski mikrobiolog Sergej Nikolajevič Vinogradsky 1950. godine. Ova vrsta bakterija tijekom oksidacijske reakcije mijenja oksidacijsko stanje željeza, čineći ga trovalentnim. Žive u slatkim i slanim vodama. U prirodi provode ciklus željeza uprirodi, a u industriji se koriste za proizvodnju čistog bakra. Ova vrsta bakterija također pripada litoautotrofima, sposobnim sintetizirati neke elemente svojih stanica iz ugljične kiseline.
sumporne bakterije
Bakterije, kemosintetizirajuće tvari iz sumpornih spojeva, mogu postojati odvojeno na dnu vodenih tijela ili stvarati simbiozu s mekušcima i morskim beskralješnjacima. 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 skupina prokariota uključuje i neke fototrofne prokariote. Na primjer, kao što su ljubičaste ili zelene sumporne bakterije.
Nitrifikacijske bakterije
Nitrifikacijske bakterije naseljavaju se na korijenju mahunarki. Kemosintetski prokarioti ove skupine oksidiraju amonijak u dušičnu kiselinu. Ova reakcija se provodi u nekoliko faza s 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 tijek kemosinteze. Simbioza biljaka s bakterijama kvržica obostrano je korisna. Prvi osiguravaju prokariote organskom tvari dobivenom tijekom fotosinteze. Bakterije su, s druge strane, sposobne fiksirati atmosferski dušik i pretvoriti ga u oblik dostupanbiljke.
Zašto je ovaj proces toliko važan? Doista, u atmosferi je koncentracija dušika prilično visoka i iznosi 78%. Ali u ovom obliku, biljke ne mogu apsorbirati ovu tvar. Biljke trebaju dušik za razvoj korijena. U ovoj situaciji u pomoć priskaču bakterije nodule koje ih pretvaraju u nitratni i amonijev oblik.
Tionske bakterije
Tionski prokarioti su također kemosintetske bakterije. Izvor energije su im razni spojevi sumpora. Ova vrsta bakterija ih reducira u sumpornu kiselinu. Ovu reakciju prati značajno smanjenje pH medija. Tionske bakterije pripadaju skupini acidofila. To uključuje organizme koji mogu preživjeti u uvjetima visoke kiselosti. Takvi su uvjeti tipični za močvare. Zajedno s thianaceae, ovu skupinu čine bakterije mliječne i octene kiseline, flagelati i rotiferi.
vodikove bakterije
Ove vrste prokariota su stanovnici tla. Oni oksidiraju molekularni vodik u vodu uz oslobađanje energije. Takve bakterije također su uključene u skupinu termofila. To znači da su u stanju preživjeti na visokim temperaturama, koje mogu doseći 50 stupnjeva Celzija. Ova sposobnost vodikovih bakterija je zbog činjenice da luče posebne enzime koji djeluju čak i u takvim uvjetima.
Ulogakemosintetske bakterije
Kemotrofi igraju glavnu ulogu u složenim procesima transformacije i kruženja odgovarajućih kemikalija u prirodi. Budući da su sumporovodik i amonijak prilično otrovne tvari, potrebno ih je neutralizirati. To također provode kemotrofne bakterije. Tijekom kemijskih transformacija nastaju tvari potrebne drugim organizmima, što omogućuje njihov normalan rast i razvoj. Djelovanjem kemotrofa nastaju velike naslage željeznih i manganovih ruda na dnu mora i močvara. Naime, željezne bakterije.
Čovjek je naučio koristiti 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 tla od zakiseljavanja.
Dakle, kemosintetske bakterije su posebni prokarioti sposobni provoditi odgovarajuće kemijske reakcije u anaerobnim uvjetima. Ti organizmi oksidiraju tvari. Energija koja se oslobađa u ovom slučaju najprije se pohranjuje u ATP veze, a zatim se koristi za provođenje životnih procesa. Glavne su bakterije koje fiksiraju željezo, sumpor i dušik. Žive i u vodenom i u tlu. Kemotrofi su nezamjenjiva karika u ciklusu tvari, osiguravaju živim organizmima potrebne tvari i ljudi ih naširoko koristi u svojim gospodarskim i industrijskim aktivnostima.
