Бактериална хемосинтеза: примери. Ролята на хемосинтетичните бактерии

Как се организират и извършват бактериите, които хемосинтезират различни вещества? За да отговорим на тези въпроси, е необходимо да се справим с редица биологични концепции.

Характерни особености на бактериите

Първо ще разберем кои са бактериите. Това е цялото царство на живата природа. Те са едноклетъчни микроскопични микроорганизми, които са лишени от ядра. Но това не означава, че бактериите като цяло нямат структури, отговорни за прехвърлянето на наследствена информация. Тя просто има по-примитивна организация. Това са кръгови ДНК молекули, които са концентрирани в определена част от цитоплазмата, наречена нуклеоид.

Същността на автотрофното хранене

Хемосинтетични бактерии, примери за които ще бъдатсе считат в нашата статия, произвеждат независимо органични вещества. Те са автотрофни, като растения. Въпреки това, последните използват енергията на слънчевата светлина за това. Наличието на зелени пластиди от хлоропласти им позволява да осъществят процеса на фотосинтеза. Нейната същност се крие в образуването на глюкозен въглехидрат от неорганични вещества - вода и въглероден диоксид. Друг продукт от тази химическа реакция е кислородът. Бактериите също са автотрофни. Но за да получат енергия, те не се нуждаят от слънчева светлина. Те извършват друг процес - хемосинтеза.

Какво представлява химиосинтезата

Химиосинтезата е процес на формиранеорганични вещества, дължащи се на окислително-редукционни реакции. Тя се извършва в природата само прокариоти. Хемосинтетичните бактерии могат да използват съединения на сяра, азот и желязо за синтезиране на органични вещества. Тази енергия се освобождава, която първо се натрупва в ATP връзките, след което може да се използва от бактериални клетки.

Бактериална химиосинтетика: местообитание

Тъй като животът на хеморофите не зависи от наличиетослънчевата светлина, обхватът на тяхното разпространение е доста широк. Например, serobacteria могат да живеят на големи дълбини, понякога са единствените представители на живи същества. Местообитанието на тези прокариоти е най-често почва, канализация и субстрати, богати на определени химични съединения.

Железни бактерии

Към хемосинтетичните бактерии са включени прокариоти,промяна на състава на железни съединения. Те са открити от изключителния руски микробиолог Сергей Николаевич Виноградски през 1950 г. Този вид бактерии по време на окислителната реакция променя окислителното състояние на желязото, което го прави тривалентен. Те живеят в прясна и солена вода. В природата те извършват циркулацията на желязо в природата, а в промишлеността те се използват за производство на чиста мед. Този вид бактерии се отнася и за литоавтотрофи, способни да синтезират някои елементи от клетките си от улеицид.

серни бактерии

Бактерии, химиосинтетични вещества отсерни съединения, могат да съществуват отделно в дъното на водните тела или да формират симбиоза с мекотели и морски безгръбначни. Като източник на окисляване, те използват сероводород, сулфиди, тионични киселини или молекулярна сяра. Този тип бактерии е основният обект в откриването и изследването на процеса на химиосинтеза. Тази група прокариоти включва някои фототрофични прокариоти. Например, като лилаво или зелена сярна бактерия.

Нитрифициращи бактерии

На корените на бобовите растения се установяватнитрифициращи бактерии. Химизосинните прокариоти от тази група окисляват амоняка до азотна киселина. Тази реакция се извършва на няколко етапа с образуването на междинни съединения. В почвата има и азот-фиксиращи бактерии. Те се установяват върху корените на бобовите растения. Вмъкнати в тъканта на подземния орган, те образуват характерни сгъстявания. Вътре в тези формации се създава благоприятна среда за протичане на химиосинтеза. Симбиозата на растенията с бактерии с нодула е взаимно изгодно. Първите са осигурени от прокариоти от органичните вещества, получени по време на фотосинтеза. Бактериите са в състояние да фиксират атмосферния азот и да го прехвърлят в подходяща за растенията форма.

Защо този процес е толкова важен? В края на краищата в атмосферата концентрацията на азота е достатъчно висока и е 78%. Но в тази форма растенията не могат да абсорбират това вещество. Азотът е необходим за развитието на кореновата система. В тази ситуация, нодулните бактерии идват на помощ, което ги превръща в нитратна и амониева форма.

Тионични бактерии

Хемосинтетичните бактерии са тионовипрокариоти. Техният източник на енергия са различни серни съединения. Този вид бактерии ги възстановява на сярна киселина. Тази реакция се придружава от значително намаляване на индекса на водород в средата. Тионичните бактерии са част от групата на ацидофилите. Те включват организми, които могат да оцелеят при условия на висока киселинност. Такива условия са характерни за блатата. Заедно с tianovym тази група се състои от мляко и оцетна бактерия, flagellates и rotifers.

Водородни бактерии

Тези видове прокариоти са почватажители. Те окисляват молекулния водород във водата с освобождаването на енергия. Такива бактерии също принадлежат към групата на термофилите. Това означава, че те могат да останат жизнеспособни при високи температури, които могат да достигнат 50 градуса по Целзий. Тази способност на водородните бактерии се дължи на факта, че те освобождават специални ензими, които функционират дори при такива условия.

Ролята на хемосинтетичните бактерии

Хемотрофите играят основна роля в сложните процесипреобразуването и цикличността на съответните химични вещества в природата. Тъй като сероводородът и амонякът са достатъчно токсични вещества, съществува необходимост от неутрализирането им. Той също така извършва хеморофични бактерии. В хода на химическите преобразувания се образуват вещества, необходими за други организми, което прави възможно нормалното им развитие и развитие. Големи находища на желязо и манганови руди в дъното на моретата и блатата се дължат на активността на хеморофите. А именно - железни бактерии.

Човекът се е научил да използва уникални свойствахемотрофи и в тяхната дейност. Например, с помощта на серни бактерии, отпадъчната вода се пречиства от сероводород, предпазва металните и бетонните тръби от корозия и почвата от подкисляване.

Така че, хемосинтетичните бактерии са специалнипрокариоти, способни да извършват съответните химични реакции при анаеробни условия. Тези организми окисляват веществата. Енергията, която се освобождава по време на този процес, първо се съхранява в ATP връзки и след това се използва за жизненоважни процеси. Основните са бактериите за фиксиране на желязо, сяра и азот. Те живеят както във водата, така и в почвата. Хемотрофите са задължителна връзка в циркулацията на веществата, осигуряват живи организми с необходимите вещества и широко се използват от човека в неговите икономически и промишлени дейности.