Kako so urejeni in izvedeni življenjski procesi bakterij, ki kemosintetizirajo različne snovi? Če želite odgovoriti na ta vprašanja, morate razumeti številne biološke koncepte.
Značilnosti bakterij
Najprej ugotovimo, kdo so bakterije. To je celotno kraljestvo divjih živali. So enocelični organizmi mikroskopske velikosti, ki nimajo jedra. Vendar to ne pomeni, da bakterije na splošno nimajo struktur, odgovornih za prenos dednih informacij. Ima samo bolj primitivno organizacijo. To so krožne molekule DNK, ki so koncentrirane v določenem delu citoplazme, imenovanem nukleoid.
Bistvo avtotrofne prehrane
Kemosintetične bakterije, katerih primeri bodo obravnavani v našem članku, samostojno proizvajajo organske snovi. So avtotrofi, kot rastline. Vendar slednji za to uporabljajo energijo sončne svetlobe. Prisotnost zelenih plastidov kloroplastov jim omogoča, da izvajajo proces fotosinteze. Njegovo bistvo je v tvorbi glukoze ogljikovih hidratov izanorganske snovi - voda in ogljikov dioksid. Drugi produkt te kemične reakcije je kisik. Bakterije so tudi avtotrofi. Toda za pridobivanje energije ne potrebujejo sončne svetlobe. Izvajajo drugačen proces - kemosintezo.
Kaj je kemosinteza
Kemosinteza je proces nastajanja organskih snovi zaradi pojava redoks reakcij. V naravi ga izvajajo samo prokarioti. Kemosintetske bakterije lahko uporabljajo spojine žvepla, dušika in železa za sintezo organskih snovi. Pri tem se sprosti energija, ki se najprej akumulira v vezi ATP, nato pa jo lahko uporabijo bakterijske celice.
kemosintetične bakterije: habitat
Ker življenje kemotrofov ni odvisno od prisotnosti sončne svetlobe, je njihovo območje razširjenosti precej široko. Na primer, žveplove bakterije lahko živijo na velikih globinah, včasih pa so tam edini predstavniki živih bitij. Habitat teh prokariotov so najpogosteje tla, odpadne vode in substrati, bogati z določenimi kemičnimi spojinami.
Železne bakterije
Kemosintetične bakterije vključujejo prokariote, ki spreminjajo sestavo železovih spojin. Odkril jih je izjemni ruski mikrobiolog Sergej Nikolajevič Vinogradsky leta 1950. Ta vrsta bakterij med oksidacijsko reakcijo spremeni oksidacijsko stanje železa, zaradi česar je trivalentno. Živijo v sladkih in slanih vodah. V naravi izvajajo cikel železa vnaravi, v industriji pa se uporabljajo za proizvodnjo čistega bakra. Ta vrsta bakterij spada tudi med litoavtotrofe, ki so sposobne sintetizirati nekatere elemente svojih celic iz ogljikove kisline.
žveplove bakterije
Bakterije, ki kemosintetizirajo snovi iz žveplovih spojin, lahko obstajajo ločeno na dnu vodnih teles ali tvorijo simbiozo z mehkužci in morskimi nevretenčarji. Kot vir oksidacije uporabljajo vodikov sulfid, sulfide, tionske kisline ali molekularno žveplo. Ta vrsta bakterij je bila glavni predmet pri odkrivanju in preučevanju procesa kemosinteze. V to skupino prokariotov sodijo tudi nekateri fototrofni prokarioti. Na primer, kot so vijolične ali zelene žveplove bakterije.
nitrifikacijske bakterije
Nitrifikacijske bakterije se naselijo na koreninah stročnic. Kemosintetični prokarioti te skupine oksidirajo amoniak v dušikovo kislino. Ta reakcija poteka v več fazah s tvorbo vmesnih snovi. V tleh so tudi bakterije, ki vežejo dušik. Živijo na koreninah stročnic. Ko prodrejo v tkiva podzemnega organa, tvorijo značilne odebelitve. Znotraj takšnih formacij se ustvari ugodno okolje za potek kemosinteze. Simbioza rastlin z bakterijami vozličev je obojestransko koristna. Prvi zagotavljajo prokariotom organsko snov, pridobljeno med fotosintezo. Po drugi strani pa so bakterije sposobne fiksirati atmosferski dušik in ga pretvoriti v obliko, ki je dostopna ljudem.rastline.
Zakaj je ta postopek tako pomemben? Dejansko je v ozračju koncentracija dušika precej visoka in znaša 78%. Toda v tej obliki rastline ne morejo absorbirati te snovi. Rastline potrebujejo dušik za razvoj korenin. V tej situaciji na pomoč priskočijo bakterije vozličev, ki jih spremenijo v nitratno in amonijevo obliko.
Tionske bakterije
Tionski prokarioti so tudi kemosintetične bakterije. Njihov vir energije so različne žveplove spojine. Ta vrsta bakterij jih reducira v žveplovo kislino. To reakcijo spremlja znatno zmanjšanje pH medija. Tionske bakterije spadajo v skupino acidofilov. Sem spadajo organizmi, ki lahko preživijo v pogojih visoke kislosti. Takšne razmere so značilne za močvirja. Skupaj s tianaceami to skupino sestavljajo mlečno- in ocetnokislinske bakterije, bičavci in kolobarji.
vodikove bakterije
Te vrste prokariotov so prebivalci tal. Oksidirajo molekularni vodik v vodo s sproščanjem energije. Takšne bakterije sodijo tudi v skupino termofilov. To pomeni, da so sposobni preživeti pri visokih temperaturah, ki lahko dosežejo 50 stopinj Celzija. Ta sposobnost vodikovih bakterij je posledica dejstva, da izločajo posebne encime, ki delujejo tudi v takšnih razmerah.
Vlogakemosintetične bakterije
Kemotrofi igrajo pomembno vlogo v zapletenih procesih transformacije in kroženja ustreznih kemikalij v naravi. Ker sta vodikov sulfid in amoniak precej strupeni snovi, ju je treba nevtralizirati. To izvajajo tudi kemotrofne bakterije. Med kemičnimi preobrazbami nastajajo snovi, potrebne za druge organizme, kar omogoča njihovo normalno rast in razvoj. Zaradi delovanja kemotrofov nastajajo velika nahajališča železove in manganove rude na dnu morij in močvirja. In sicer železove bakterije.
Človek se je naučil uporabljati edinstvene lastnosti kemotrofov pri svojih dejavnostih. Na primer, s pomočjo žveplovih bakterij čistijo odpadno vodo pred vodikovim sulfidom, ščitijo kovinske in betonske cevi pred korozijo, tla pa pred zakisanjem.
Torej, kemosintetične bakterije so posebni prokarioti, ki lahko izvajajo ustrezne kemične reakcije v anaerobnih pogojih. Ti organizmi oksidirajo snovi. Energija, ki se v tem primeru sprosti, se najprej shrani v vezi ATP, nato pa se uporabi za izvajanje življenjskih procesov. Glavne so bakterije, ki vežejo železo, žveplo in dušik. Živijo tako v vodnem kot v tleh. Kemotrofi so nepogrešljiv člen v ciklu snovi, zagotavljajo živim organizmom potrebne snovi in jih ljudje pogosto uporabljajo v svojih gospodarskih in industrijskih dejavnostih.
