Chemosyntéza bakterií: příklady. Úloha chemosyntetických bakterií

Jak se organizují a provádějí bakterie chemosyntézou různých látek? Abychom zodpověděli tyto otázky, je třeba se zabývat řadou biologických konceptů.

Charakteristické rysy bakterií

Nejdříve zjistíme, kdo to jsou bakterií. To je celé číslo Království živé přírody. Jedná se o jednobuněčné organismy mikroskopické velikosti, které jsou zbavené jader. Ale to neznamená, že bakterie obecně nemají struktury odpovědné za přenos dědičných informací. Má jednoduše primitivnější organizaci. Jedná se o kruhovou molekulu DNA, která je koncentrována ve specifické části cytoplazmy nazývané nukleoid.

Podstata autotrofní výživy

Chemosyntetické bakterie, jejichž příklady se budou uvažovat v našem článku, nezávisle produkují organické látky. Jsou to autotrofy, jako rostliny. Ty však využívají energii slunečního záření. Přítomnost zelených plastid chloroplastů jim umožňuje provádět proces fotosyntézy. Jeho podstatou je tvorba sacharidů glukózy z anorganických látek - vody a oxidu uhličitého. Dalším produktem této chemické reakce je kyslík. Bakterie jsou také autotrofy. Ale nepotřebují sluneční světlo, aby přijímali energii. Provádějí další proces - chemosyntézu.

Co je chemosyntéza

Chemosyntéza je proces tvorby organických látek v důsledku oxidační-redukční reakce. Provádí se pouze v přírodě pouze prokaryoti. Chemosyntetické bakterie mohou pro syntézu organických látek používat sloučeniny síry, dusíku a železa. Tato energie se uvolňuje, která se nejprve akumuluje v ATP vazbách, po které může být použita bakteriální buňka.

Chemosyntéza bakterií: stanoviště

Vzhledem k tomu, že životnost chemotrofů nezávisí na přítomnosti slunečního světla, rozsah jejich distribuce je poměrně široký. Například serobaktérie mohou žít ve velkých hloubkách, někdy být jedinými představiteli živých bytostí. Habitatem těchto prokaryot je nejčastěji půda, odpadní vody a substráty bohaté na určité chemické sloučeniny.

Železné bakterie

Mezi chemosyntetické bakterie patří prokaryoty, měnící se složení sloučenin železa. Byli objeveni vynikajícím ruským mikrobiologem Sergejem Nikolajevičem Vinogradským v roce 1950. Tento druh bakterií během oxidační reakce mění oxidační stav železa, čímž se stává trojmocným. Žijí v čerstvé a slané vodě. V přírodě provádějí cyklus železa v přírodě, a v průmyslu se používají k výrobě čisté mědi. Tento druh bakterií se také vztahuje na litoatotrofy schopné syntetizovat některé prvky jejich buněk z uleacidu.

Serobakterie

Bakterie, chemosyntezující látky ze sloučenin síry, mohou existovat samostatně na dně nádrží nebo vytvářet symbiózu s měkkýši a mořskými bezobratlými. Jako zdroj oxidace používají sirovodík, sulfidy, thionové kyseliny nebo molekulární síru. Tento typ bakterií byl hlavním objektem v objevu a studiu procesu chemosyntézy. Tato skupina prokaryot zahrnuje některé fototrofické prokaryoty. Například, jako fialové nebo zelené sírové bakterie.

Nitrifikační bakterie

Na kořeny luštěnin rostou nitrifikační bakterie. Chemokyntéza prokaryotů této skupiny oxiduje amoniak na kyselinu dusičnou. Tato reakce se provádí v několika stupních za vzniku meziproduktů. V půdě existují také bakterie fixující dusík. Usadí se na koříncích luštěnin. Vložené do tkáně podzemního organu vytvářejí charakteristické zesílení. Uvnitř těchto útvarů je vytvořeno příznivé prostředí pro pokračování chemosyntézy. Symbióza rostlin s uzlinovými bakteriemi je vzájemně prospěšná. První jsou poskytovány prokaryotemi z organických látek získaných během fotosyntézy. Bakterie jsou schopny fixovat atmosférický dusík a přenášet ho na formu, kterou jsou k dispozici rostlinám.

Proč je tento proces tak důležitý? Koneckonců v atmosféře je koncentrace dusíku dostatečně vysoká a je 78%. Ale v této formě rostliny nemohou tuto látku absorbovat. A dusík je pro rostliny nezbytný pro rozvoj kořenového systému. V této situaci pomáhá a přijde bakterie uzlů, které ji převedou na dusičnanovou a amonnou formu.

Thionické bakterie

Chemosyntetické bakterie jsou thionické prokaryoty. Jejich zdrojem energie jsou různé sloučeniny síry. Tento druh bakterií je obnovuje kyselinou sírovou. Tato reakce je doprovázena významným snížením indexu vodíku v médiu. Thionické bakterie jsou součástí skupiny acidofilů. Patří mezi ně organismy, které mohou přežít v podmínkách vysoké kyselosti. Tyto podmínky jsou charakteristické pro močály. Spolu s tianovem tvoří tato skupina mléko a bakterií kyseliny octové, flagellates a rotifers.

Vodíkové bakterie

Tyto druhy prokaryotů jsou obyvatelé půdy. Oxidují molekulární vodík do vody s uvolněním energie. Takové bakterie patří také do skupiny termofilů. To znamená, že jsou schopné zůstat životaschopné při vysokých teplotách, které mohou dosáhnout 50 stupňů Celsia. Tato schopnost vodíkových bakterií je způsobena tím, že uvolňují speciální enzymy, které fungují i ​​v takových podmínkách.

Úloha chemosyntetických bakterií

Chemotrofy hrají hlavní roli v komplexních procesech transformace a cyklování příslušných chemických látek v přírodě. Vzhledem k tomu, že sirovodík a amoniak jsou dostatečně toxické látky, je třeba je neutralizovat. Také provádí hemotrofní bakterie. Při chemických přeměnách se vytvářejí látky potřebné pro další organismy, které umožňují jejich normální růst a vývoj. Velké ložiska železných a manganových rud na dně moří a bažin jsou způsobeny působením chemotrofů. Jmenovitě - železné bakterie.

Člověk se naučil používat v jeho činnosti jedinečné vlastnosti chemotrofů. Například pomocí sirných bakterií se odpadní voda čistí ze sirovodíku, chrání kovové a betonové trubky před korozí a půda z okyselení.

Tak jsou chemosyntetické bakterie speciální prokaryoty schopné provádět odpovídající chemické reakce za anaerobních podmínek. Tyto organismy oxidují látky. Energie, která se uvolňuje během tohoto procesu, je nejprve uložena v ATP vazbách a poté použita pro životně důležité procesy. Hlavními jsou železo, síra a dusík fixující bakterie. Žijí ve vodě i v půdním prostředí. Chemotrofy jsou nepostradatelným článkem v cirkulaci látek, poskytují živým organismům potřebné látky a jsou široce používány člověkem v jeho hospodářských a průmyslových aktivitách.