Bakterie fixující dusík: prostředí, funkce

Bakterie jsou koncept známý všem. Získání sýra a jogurtu, antibiotika, čištění odpadních vod - to vše činí jednobuněčné bakteriální organismy. Poznáme je blíže.

Kdo jsou bakterie?

Představitelé této oblasti živé přírody jsou jedinou skupinou prokaryot - organismů, jejichž buňky neobsahují jádro. To ale neznamená, že vůbec neobsahují žádné dědičné informace. Molekuly DNA jsou volně umístěny v cytoplazmě buňky a nejsou obklopeny membránou.

Vzhledem k tomu, že jejich velikost je mikroskopická - až 20 μm, bakterie studují vědu o mikrobiologii. Vědci zjistili, že prokaryoty mohou být v kolonii jednobuněčné nebo sjednocené. Mají docela primitivní strukturu. Kromě toho je jádro bakterie zbaven všech typů plastidů, komplexu Golgiho, EPS, lysosomů a mitochondrie. Ale i přes to je bakteriální buňka je schopna vykonávat nejdůležitější životní procesy: anaerobní respirace bez kyslíku, heterotrofní a autotrofní výživy, nepohlavního rozmnožování a tvorbu cyst, zatímco zažívá nepříznivé podmínky.

Třídy bakterií

Klasifikace vychází z různých charakteristik. Jedním z nich je tvar buněk. Takže vibry vypadají jako čárka, koky mají kulatý tvar. Typ spirály je spirilla a tyčkovitá forma je bacilli.

Kromě toho jsou bakterie seskupeny podle struktury buňky. Dosavadní stavba může tvořit slizniční kapsli kolem svých vlastních buněk a je vybavena záchvaty.

Cyanobakterie nebo modrozelené řasy jsou schopné fotosyntézy a spolu s houbami jsou součástí lišejníků.

Mnoho druhů bakterií je schopných symbiózy - vzájemně prospěšného soužití organismů. Azotfixery se usazují na kořenech luštěnin a jiných rostlin, vytvářejí uzliny. K čemu slouží bakterie uzlů, je snadné odhadnout. Přeměňují atmosférický dusík, který je nezbytný pro rozvoj rostlin.

Prostředky výživy

Prokaryoti jsou skupina organismů, ke kterým jsou k dispozici všechny způsoby výživy. Takže zelené a fialové bakterie se krmí autotrofně kvůli sluneční energii. Vzhledem k přítomnosti plastidů mohou být namalovány v různých barvách, ale nutně obsahují chlorofyl. Fotosyntéza bakterií a rostlin se výrazně liší. U bakterií není voda požadovaným činidlem. Dárcem elektronů může být vodík nebo sirovodík, takže během tohoto procesu není uvolňován kyslík.

Velká skupina bakterií se krmí heterotrofně, tj. Připravenými organickými látkami. Takové organismy používají ke krmení pozůstatků mrtvých organismů a produktů jejich životních funkcí. Bakterie hniloby a fermentace může rozložit všechny známé organické látky. Takové organismy se také nazývají saprotrofy.

Některé rostliny bakterie mohou tvořit symbióze s jinými organismy: hub, spolu s částí lišejníku, vzájemně koexistovat s kořeny luštěnin dusík upevňovacích kořen hlízkovými bakteriemi.

Hemotrofy

Další skupina typ potraviny jsou hemotrofy. Jedná se o druh autotrofické výživy, při níž se místo solární energie používá energie chemických vazeb různých látek. Do těchto organismů patří bakterie fixující dusík. Oxidují některé anorganické sloučeniny a zároveň poskytují potřebné množství energie.

Bakterie pro stanovení dusíku: stanoviště

Podobně jsou také krmena mikroorganismy, které jsou schopné převést dusíkaté sloučeniny. Jsou nazývány dusíkem fixující bakterie. Navzdory skutečnosti, že bakterie žijí všude, stanoviště tohoto druhu je půda. Nebo spíše, kořeny luštěnin.

Struktura

Jaká je funkce bakterie uzlů? Je to způsobeno jejich strukturou. Dusík-fixující bakterie jsou jasně viditelné pouhým okem. Usazují se na kořenech luštěnin a obilovin, pronikají do rostliny. V tomto případě se tvoří tlustění, uvnitř kterých dochází k metabolismu.

Stojí za to říct, že bakterie určující dusík patří do skupiny vzájemných partnerů. Jejich soužití s ​​jinými organismy je vzájemně prospěšná. Během kurzu fotosyntéza syntetizuje sacharidovou glukózu nezbytnou pro životní procesy. Bakterie nejsou schopny takového procesu, takže hotové cukry jsou získávány z fazolí.

Rostliny pro život potřebují dusík. Tato látka v přírodě je dost velká. Například obsah dusíku ve vzduchu je 78%. V tomto stavu však rostliny nejsou schopné tuto látku absorbovat. Bakterie fixující dusík asimilují atmosférický dusík a přeměňují ho na formu vhodnou pro rostliny.

Produktivita

Jaká funkce se provádí bakteriemi fixujícími dusík, může být přesvědčena příkladem hemotrophic bakterie azospirillum. Tento organismus žije na kořenech obilovin: ječmen nebo pšenice. On je správně nazýván vůdcem mezi producenty dusíku. Na hektar půdy je schopen vzdát až 60 kg tohoto prvku.

Dusík, kterým se bakterie luskovin, jako rizobitumy, sinorizobiumy a jiní jsou také dobré „dělníci“. Jsou schopni obohatit hektar půdy s dusíkem až na 390 kg. Trvalé luštěniny jsou domovem vítězů tvorby dusíku, jejichž produktivita dosahuje až 560 kg na hektar orné půdy.

Životní procesy

Všechny bakterie pro stanovení dusíku lze kombinovat do dvou skupin podle charakteristik životních procesů. První skupinou je nitrifikace. Podstata metabolismu v tomto případě spočívá v řetězci chemických transformací. Amonium nebo amoniak se převádí na dusitany, soli kyseliny dusičné. Dusitany se zase mění na dusičnany, které jsou také soli této sloučeniny. Ve formě dusičnanů je dusík lépe asimilován kořenovým systémem rostlin.

Druhá skupina se nazývá denitrifikace. Provádí zpětný proces: dusičnany obsažené v půdě se převádějí na dusík. Existuje tedy cyklus dusíku v přírodě.

Proces reprodukce se také vztahuje na procesy života. Stává se tak, že buňky rozdělíme na dvě. Mnohem vzácnější - budoucí. Charakteristický pro bakterie a sexuální proces, který se nazývá konjugace. Současně se vyměňují genetické informace.

Vzhledem k tomu, že kořenový systém uvolňuje mnoho cenných látek, je na něm mnoho bakterií. Přeměňují zbytky rostlin na látky, které jsou schopné absorbovat rostliny. Výsledkem je, že vrstva půdy získá určité vlastnosti. Říká se tomu rhizosféra.

Cesta penetrace bakterií do kořene

Existuje několik způsobů, jak zavést bakteriální buňky do tkání kořenového systému. To může nastat kvůli poškození krytu nebo v místech, kde jsou kořenové buňky mladé. Zóna kořenových chloupků je také cestou pronikání hemotrofů do rostliny. Dále se infikují kořenové chloupky a v důsledku aktivního rozdělení bakteriálních buněk se vytvářejí uzliny. Imobilizované buňky tvoří infekční vlákna, které pokračují v procesu pronikání do rostlinných tkání. S pomocí vodivého systému jsou do kořene připojeny bakteriální uzliny. S časem se v nich objeví speciální substance - leogloblobin.

V době optimální aktivity dochází k růžové barvě (kvůli pigmentu legoglobinu). Pouze bakterie, které obsahují legoglobin, jsou schopny fixovat dusík.

Význam chemotrofů

Lidé si již dlouho všimli, že pokud vysekáte luštěniny s půdou, sklizeň na tomto místě bude lepší. Ve skutečnosti není podstata procesu orby. Taková půda je obohacena dusíkem, což je nezbytné pro růst a rozvoj rostlin.

Pokud se list nazývá zařízení na výrobu kyslíku, potom mohou být bakterie určující dusík oprávněně nazývány zařízení na výrobu dusičnanů.

V 19. století vědci věnovali pozornost úžasným schopnostem luštěnin. Vzhledem k nedostatku znalostí byly tyto rostliny přiděleny pouze rostlinám a nebyly spojeny s jinými organismy. Bylo navrženo, aby listy mohly fixovat atmosférický dusík. V průběhu pokusů bylo zjištěno, že luskoviny, které rostou ve vodě, ztrácejí tuto kapacitu. Po více než 15 let zůstala tato záležitost záhadou. Nikdo nehádal, že jsou prováděny všechny tyto bakterie pro stanovení dusíku, jejichž stanoviště nebylo studováno. Ukázalo se, že záležitost je v symbióze organismů. Jen společně mohou luštěniny a bakterie produkovat dusičnany pro rostliny.

Nyní vědci identifikovali více než 200 rostlin, které nepatří rodina luštěnin, ale jsou schopny vytvořit symbiózu s bakteriemi fixujícími dusík. Brambory, čirok, pšenice mají také cenné vlastnosti.