Hvordan arrangeres og udføres livsprocesserne for bakterier, der kemosyntetiserer forskellige stoffer? For at besvare disse spørgsmål skal du forstå en række biologiske begreber.
Karakteristiske træk ved bakterier
Først, lad os finde ud af, hvem bakterierne er. Dette er hele dyrelivets rige. De er encellede organismer af mikroskopisk størrelse, der mangler en kerne. Men det betyder ikke, at bakterier generelt ikke har strukturer, der er ansvarlige for overførsel af arvelig information. Det har bare en mere primitiv organisation. Disse er cirkulære DNA-molekyler, der er koncentreret i en specifik del af cytoplasmaet kaldet nukleoiden.
essensen af autotrofisk ernæring
Kemosyntetiske bakterier, som eksempler på vil blive diskuteret i vores artikel, producerer uafhængigt organiske stoffer. De er autotrofer, ligesom planter. Sidstnævnte bruger dog sollysets energi til dette. Tilstedeværelsen af grønne plastider af kloroplaster giver dem mulighed for at udføre fotosynteseprocessen. Dens essens ligger i dannelsen af glukose kulhydrat frauorganiske stoffer - vand og kuldioxid. Et andet produkt af denne kemiske reaktion er oxygen. Bakterier er også autotrofer. Men de behøver ikke sollys for at få energi. De udfører en anden proces - kemosyntese.
Hvad er kemosyntese
Kemosyntese er processen med dannelse af organiske stoffer på grund af forekomsten af redoxreaktioner. Det udføres kun i naturen af prokaryoter. Kemosyntetiske bakterier kan bruge svovl, nitrogen og jernforbindelser til at syntetisere organiske stoffer. Dette frigiver energi, som først akkumuleres i ATP-bindinger, hvorefter det kan bruges af bakterieceller.
Kemosyntetiske bakterier: habitat
Da kemotrofers liv ikke afhænger af tilstedeværelsen af sollys, er deres udbredelsesområde ret bredt. For eksempel kan svovlbakterier leve på store dybder, nogle gange er de de eneste repræsentanter for levende væsener der. Levestedet for disse prokaryoter er oftest jord, spildevand og substrater rige på visse kemiske forbindelser.
Jernbakterier
Kemosyntetiske bakterier omfatter prokaryoter, der ændrer sammensætningen af jernforbindelser. De blev opdaget af den fremragende russiske mikrobiolog Sergei Nikolaevich Vinogradsky i 1950. Denne type bakterier under oxidationsreaktionen ændrer jernets oxidationstilstand, hvilket gør det trivalent. De lever i fersk- og s altvand. I naturen udfører de kredsløbet af jern inaturen, og i industrien bruges til at fremstille rent kobber. Denne type bakterier tilhører også lithoautotrofer, der er i stand til at syntetisere nogle elementer i deres celler ud fra kulsyre.
Svovlbakterier
Bakterier, kemosyntetiserende stoffer fra svovlforbindelser, kan eksistere separat på bunden af vandområder eller danne en symbiose med bløddyr og marine hvirvelløse dyr. De bruger hydrogensulfid, sulfider, thionsyrer eller molekylært svovl som kilde til oxidation. Denne type bakterier var hovedobjektet i opdagelsen og undersøgelsen af processen med kemosyntese. Denne gruppe af prokaryoter omfatter også nogle fototrofe prokaryoter. F.eks. lilla eller grønne svovlbakterier.
Nitrificerende bakterier
Nitrificerende bakterier sætter sig på rødderne af bælgplanter. Kemosyntetiske prokaryoter af denne gruppe oxiderer ammoniak til salpetersyre. Denne reaktion udføres i flere trin med dannelse af mellemstoffer. Der er også kvælstoffikserende bakterier i jorden. De lever på rødderne af bælgplanter. De trænger ind i vævene i det underjordiske organ og danner karakteristiske fortykkelser. Inde i sådanne formationer skabes et gunstigt miljø for strømmen af kemosyntese. Planternes symbiose med knudebakterier er gensidigt gavnlig. De første forsyner prokaryoter med organisk stof opnået under fotosyntesen. Bakterier på den anden side er i stand til at fiksere atmosfærisk nitrogen og omdanne det til en form, der er tilgængelig forplanter.
Hvorfor er denne proces så vigtig? Faktisk er koncentrationen af nitrogen i atmosfæren ret høj og beløber sig til 78%. Men i denne form kan planter ikke absorbere dette stof. Planter har brug for nitrogen til rodudvikling. I denne situation kommer knudebakterier til undsætning, som gør det til en nitrat- og ammoniumform.
Thion-bakterier
Thion-prokaryoter er også kemosyntetiske bakterier. Deres energikilde er forskellige svovlforbindelser. Denne type bakterier reducerer dem til svovlsyre. Denne reaktion er ledsaget af et signifikant fald i mediets pH. Tioniske bakterier tilhører gruppen af acidofiler. Disse omfatter organismer, der kan overleve under forhold med høj surhedsgrad. Sådanne forhold er typiske for sumpe. Sammen med thianaceae består denne gruppe af mælke- og eddikesyrebakterier, flagellater og hjuldyr.
Brintbakterier
Disse typer prokaryoter er jordbeboere. De oxiderer molekylært brint til vand med frigivelse af energi. Sådanne bakterier er også inkluderet i gruppen af termofile. Det betyder, at de er i stand til at overleve ved høje temperaturer, som kan nå op på 50 grader celsius. Denne evne hos brintbakterier skyldes, at de udskiller specielle enzymer, der fungerer selv under sådanne forhold.
Rollekemosyntetiske bakterier
Kemotrofer spiller en stor rolle i de komplekse processer med transformation og cirkulation af de tilsvarende kemikalier i naturen. Da svovlbrinte og ammoniak er ret giftige stoffer, er der behov for at neutralisere dem. Dette udføres også af kemotrofe bakterier. I løbet af kemiske omdannelser dannes stoffer, der er nødvendige for andre organismer, hvilket muliggør deres normale vækst og udvikling. Store forekomster af jern- og manganmalme på bunden af havene og sumpe opstår på grund af kemotrofers aktivitet. Nemlig jernbakterier.
Mennesket har lært at bruge kemotrofers unikke egenskaber i deres aktiviteter. For eksempel renser de spildevand fra svovlbrinte ved hjælp af svovlbakterier, beskytter metal- og betonrør mod korrosion og jord mod forsuring.
Så kemosyntetiske bakterier er specielle prokaryoter, der er i stand til at udføre passende kemiske reaktioner under anaerobe forhold. Disse organismer oxiderer stoffer. Den energi, der frigives i dette tilfælde, lagres først i ATP-bindinger og bruges derefter til at udføre livsprocesser. De vigtigste er jern-, svovl- og nitrogenfikserende bakterier. De lever i både vand- og jordmiljøer. Kemotrofer er et uundværligt led i stoffernes kredsløb, forsyner levende organismer med de nødvendige stoffer og bruges i vid udstrækning af mennesker i deres økonomiske og industrielle aktiviteter.
