Бактериите е понятие, познато на всеки. Получаване на сирене и кисело мляко, антибиотици, пречистване на отпадни води - всичко това става възможно от едноклетъчни бактериални организми. Нека ги опознаем по-добре.
Кои са бактерии?
Представителите на това царство на дивата природа са единствената група прокариоти - организми, чиито клетки нямат ядро. Но това не означава, че те изобщо не съдържат наследствена информация. ДНК молекулите са свободни в цитоплазмата на клетката и не са заобиколени от мембрана.
Тъй като размерите им са микроскопични - до 20 микрона, бактериите се изучават от науката микробиология. Учените са открили, че прокариотите могат да бъдат едноклетъчни или да се обединяват в колонии. Те имат доста примитивна структура. В допълнение към ядрото на бактериите липсват всички видове пластиди, комплексът на Голджи, EPS, лизозоми и митохондрии. Но въпреки това, бактериалната клетка е в състояние да извършва най-важните жизнени процеси: анаеробно дишане без използване на кислород, хетеротрофно и автотрофно хранене, асексуално размножаване и образуване на кисти по време на преживяване на неблагоприятни условия.условия.
Класове бактерии
Класификацията се основава на различни характеристики. Една от тях е формата на клетките. И така, вибрионите имат формата на запетая, коките - закръглена форма. Спиралите имат спираловидна форма, а бацилите имат пръчковидна форма.
В допълнение, бактериите се комбинират в групи в зависимост от структурните особености на клетката. Истинските са способни да образуват лигава капсула около собствената си клетка и са снабдени с флагели.
Цианобактериите или синьо-зелените водорасли са способни на фотосинтеза и заедно с гъбичките са част от лишеите.
Много видове бактерии са способни на симбиоза - взаимноизгодно съжителство на организмите. Азотфиксаторите се утаяват върху корените на бобови растения и други растения, образувайки възли. Лесно е да се отгатне каква функция изпълняват нодулните бактерии. Те преобразуват атмосферния азот, който е толкова необходим за развитието на растенията.
Методи на хранене
Прокариотите са група организми, които имат достъп до всички видове храна. И така, зелените и лилавите бактерии се хранят автотрофно, благодарение на слънчевата енергия. Поради наличието на пластиди те могат да бъдат боядисани в различни цветове, но задължително съдържат хлорофил. Бактериалната и растителната фотосинтеза са коренно различни. При бактериите водата не е основен реагент. Донорът на електрони може да бъде водород или сероводород, така че кислородът не се отделя по време на този процес.
Голяма група бактерии се хранят хетеротрофно, тоест с готови органични вещества. Такива организми използват останките от мъртви организми за храна итехните жизнени продукти. Бактериите на гниене и ферментация са способни да разлагат всички известни органични вещества. Такива организми се наричат още сапротрофи.
Някои растителни бактерии могат да образуват симбиоза с други организми: заедно с гъбичките те са част от лишеите, азотфиксиращите нодулни бактерии съжителстват взаимно изгодно с корените на бобовите растения.
хемотрофи
Хемотрофите са друга група храни. Това е вид автотрофно хранене, по време на което вместо слънчева енергия се използва енергията на химичните връзки на различни вещества. Азотфиксиращите бактерии са един такъв организъм. Те окисляват някои неорганични съединения, като същевременно си осигуряват необходимото количество енергия.
Азот-фиксиращи бактерии: местообитание
Микроорганизмите, способни да преобразуват азотни съединения, също се хранят по подобен начин. Те се наричат азотфиксиращи бактерии. Въпреки факта, че бактериите живеят навсякъде, местообитанието на този конкретен вид е почвата, или по-скоро корените на бобови растения.
Сграда
Каква е функцията на нодулните бактерии? Това се дължи на тяхната структура. Бактериите, фиксиращи азот, са ясно видими с просто око. Настанявайки се върху корените на бобови и зърнени култури, те проникват в растението. В този случай се образуват уплътнения, вътре в които протича метаболизъм.
Трябва да се каже, че азотфиксиращите бактерии принадлежат към групата на мутуалистите. Съжителството им с други организми е взаимно изгодно. ATПо време на фотосинтезата растението синтезира въглехидратна глюкоза, която е необходима за жизнените процеси. Бактериите не са способни на такъв процес, така че от бобовите растения се получават готови захари.
Растенията се нуждаят от азот, за да живеят. В природата има доста от това вещество. Например, съдържанието на азот във въздуха е 78%. В това състояние обаче растенията не са в състояние да абсорбират това вещество. Бактериите, фиксиращи азот, абсорбират атмосферния азот и го превръщат във форма, подходяща за растенията.
Изпълнение
Каква е функцията на азотфиксиращите бактерии може да се види на примера на хемотрофната бактерия азоспирилум. Този организъм живее върху корените на зърнени култури: ечемик или пшеница. С право се нарича лидер сред производителите на азот. На хектар земя той е в състояние да даде до 60 кг от този елемент.
Азот-фиксиращите бактерии на бобовите растения, като ризобитуми, синорхизобиуми и други, също са добри "работници". Те са в състояние да обогатят хектар земя с азот с тегло до 390 кг. Многогодишните бобови растения са дом на победители в образуването на азот, чиято производителност достига до 560 кг на хектар обработваема земя.
Животни процеси
Всички азотфиксиращи бактерии според характеристиките на жизнените процеси могат да бъдат комбинирани в две групи. Първата група е нитрифицираща. Същността на метаболизма в този случай е верига от химични трансформации. Амоният, или амоняк, се превръща в нитрити - соли на азотната киселина. Нитритите от своя страна се превръщат в нитрати,са също соли на това съединение. Под формата на нитрати, азотът се усвоява по-добре от кореновата система на растенията.
Втората група се нарича денитрификатори. Те извършват обратния процес: съдържащите се в почвата нитрати се превръщат в газообразен азот. Ето как се случва цикълът на азота в природата.
Процесите на живота включват и процеса на възпроизвеждане. Това се случва чрез клетъчно делене на две. Много по-рядко - чрез пъпкуване. Характерно за бактериите и половия процес, който се нарича конюгация. В този случай се осъществява обменът на генетична информация.
Тъй като кореновата система отделя много ценни вещества, много бактерии се заселват върху нея. Те превръщат растителните остатъци в вещества, които растенията могат да абсорбират. В резултат на това слоят на почвата наоколо придобива определени свойства. Нарича се ризосфера.
Пътища за проникване на бактерии в корена
Има няколко начина за въвеждане на бактериални клетки в тъканите на кореновата система. Това може да се случи поради увреждане на покривните тъкани или на места, където кореновите клетки са млади. Зоната на кореновата коса също е път за навлизане на хемотрофи в растението. Освен това кореновите косми се заразяват и в резултат на активното делене на бактериалните клетки се образуват възли. Нахлуващите клетки образуват инфекциозни нишки, които продължават процеса на проникване в растителните тъкани. С помощта на проводяща система бактериалните възли се свързват с корена. С течение на времето в тях се появява специално вещество -легоглобин.
До момента на проява на оптимална активност възлите придобиват розов цвят (поради легоглобиновия пигмент). Само тези бактерии, които съдържат легоглобин, могат да фиксират азот.
Значението на хемотрофите
Хората отдавна са забелязали, че ако изкопаете бобови растения с пръст, реколтата на това място ще бъде по-добра. Всъщност същността не е в процеса на оран. Такава почва е по-обогатена с азот, който е толкова необходим за растежа и развитието на растенията.
Ако листът се нарича кислородна фабрика, тогава азотфиксиращите бактерии с право могат да се нарекат нитратна фабрика.
Още през 19-ти век учените обърнали внимание на невероятните способности на бобовите растения. Поради липса на знания те са били приписвани само на растенията, а не са свързани с други организми. Предполага се, че листата могат да фиксират атмосферния азот. По време на експериментите е установено, че бобовите растения, които са израснали във вода, губят тази способност. Повече от 15 години този въпрос остава загадка. Никой не предполагаше, че всичко това се извършва от азотфиксиращи бактерии, чието местообитание не е проучено. Оказа се, че въпросът е в симбиозата на организмите. Само заедно бобови растения и бактерии могат да произвеждат нитрати за растенията.
Сега учените са идентифицирали повече от 200 растения, които не принадлежат към семейството на бобовите, но са в състояние да образуват симбиоза с азотфиксиращи бактерии. Картофите, соргото, пшеницата също имат ценни свойства.
