Как се подреждат и осъществяват жизнените процеси на бактериите, които хемосинтезират различни вещества? За да отговорите на тези въпроси, трябва да разберете редица биологични понятия.
Характерни характеристики на бактерии
Първо, нека да разберем кои са бактериите. Това е цялото царство на дивата природа. Те са едноклетъчни организми с микроскопичен размер, които нямат ядро. Но това не означава, че бактериите обикновено нямат структури, отговорни за предаването на наследствена информация. Просто има по-примитивна организация. Това са кръгови ДНК молекули, които са концентрирани в специфична част от цитоплазмата, наречена нуклеоид.
Същността на автотрофното хранене
Хемосинтетичните бактерии, примери за които ще бъдат разгледани в нашата статия, самостоятелно произвеждат органични вещества. Те са автотрофи, като растенията. Последните обаче използват енергията на слънчевата светлина за това. Наличието на зелени пластиди на хлоропластите им позволява да извършват процеса на фотосинтеза. Същността му се крие в образуването на глюкоза въглехидрати отнеорганични вещества - вода и въглероден диоксид. Друг продукт от тази химическа реакция е кислородът. Бактериите също са автотрофи. Но те не се нуждаят от слънчева светлина, за да получат енергия. Те извършват различен процес - хемосинтеза.
Какво е хемосинтеза
Хемосинтезата е процес на образуване на органични вещества поради възникване на редокс реакции. Осъществява се в природата само от прокариоти. Хемосинтетичните бактерии могат да използват съединения на сяра, азот и желязо, за да синтезират органични вещества. Това освобождава енергия, която първо се натрупва в АТФ връзки, след което може да се използва от бактериалните клетки.
Хемосинтетични бактерии: местообитание
Тъй като животът на хемотрофите не зависи от наличието на слънчева светлина, зоната им на разпространение е доста широка. Например, сярните бактерии могат да живеят на голяма дълбочина, понякога са единствените представители на живи същества там. Местообитанието на тези прокариоти е най-често почвата, отпадните води и субстратите, богати на определени химични съединения.
Железни бактерии
Хемосинтетичните бактерии включват прокариоти, които променят състава на железните съединения. Те са открити от изключителния руски микробиолог Сергей Николаевич Виноградски през 1950 г. Този тип бактерии по време на реакцията на окисление променят степента на окисление на желязото, което го прави тривалентно. Те живеят в сладки и солени води. В природата те осъществяват цикъла на желязото вприродата, а в промишлеността се използват за производство на чиста мед. Този тип бактерии също принадлежат към литоавтотрофите, способни да синтезират някои елементи на клетките си от въглеродна киселина.
Сярни бактерии
Бактериите, хемосинтезиращи вещества от серни съединения, могат да съществуват отделно на дъното на водните тела или да образуват симбиоза с мекотели и морски безгръбначни. Те използват сероводород, сулфиди, тионови киселини или молекулярна сяра като източник на окисляване. Този тип бактерии са основният обект при откриването и изследването на процеса на хемосинтеза. Тази група прокариоти включва и някои фототрофни прокариоти. Например, като лилави или зелени серни бактерии.
Нитрифициращи бактерии
Нитрифициращите бактерии се заселват върху корените на бобовите растения. Хемосинтетичните прокариоти от тази група окисляват амоняка до азотна киселина. Тази реакция се извършва на няколко етапа с образуването на междинни вещества. В почвата има и азотфиксиращи бактерии. Те живеят върху корените на бобовите растения. Прониквайки в тъканите на подземния орган, те образуват характерни удебеления. Вътре в такива образувания се създава благоприятна среда за протичане на хемосинтеза. Симбиозата на растенията с нодулни бактерии е взаимноизгодна. Първите осигуряват на прокариотите органична материя, получена по време на фотосинтезата. Бактериите, от друга страна, са в състояние да фиксират атмосферния азот и да го превърнат във форма, достъпна зарастения.
Защо този процес е толкова важен? Всъщност в атмосферата концентрацията на азот е доста висока и възлиза на 78%. Но в тази форма растенията не могат да абсорбират това вещество. Растенията се нуждаят от азот за развитието на корените. В тази ситуация на помощ идват нодулни бактерии, които ги превръщат в нитратна и амониева форма.
Тион бактерии
Тион прокариотите също са хемосинтетични бактерии. Техният енергиен източник са различни серни съединения. Този тип бактерии ги редуцира до сярна киселина. Тази реакция е придружена от значително намаляване на рН на средата. Тионните бактерии принадлежат към групата на ацидофилите. Те включват организми, които могат да оцелеят в условия на висока киселинност. Такива условия са характерни за блатата. Заедно с thianaceae, тази група се състои от млечно- и оцетнокисели бактерии, флагелати и коловратки.
Водородни бактерии
Тези видове прокариоти са обитатели на почвата. Те окисляват молекулния водород до вода с освобождаване на енергия. Такива бактерии също са включени в групата на термофилите. Това означава, че те са в състояние да оцелеят при високи температури, които могат да достигнат 50 градуса по Целзий. Тази способност на водородните бактерии се дължи на факта, че те отделят специални ензими, които функционират дори при такива условия.
Роляхемосинтетични бактерии
Хемотрофите играят основна роля в сложните процеси на трансформация и циркулация на съответните химикали в природата. Тъй като сероводородът и амонякът са доста токсични вещества, има нужда да се неутрализират. Това се извършва и от хемотрофни бактерии. В хода на химичните трансформации се образуват вещества, необходими за други организми, което прави възможно техния нормален растеж и развитие. Големи находища на железни и манганови руди на дъното на моретата и блатата възникват поради дейността на хемотрофите. А именно, железни бактерии.
Човек се е научил да използва уникалните свойства на хемотрофите в своята дейност. Например, с помощта на серни бактерии те почистват отпадните води от сероводород, предпазват металните и бетонни тръби от корозия и почвите от подкиселяване.
И така, хемосинтетичните бактерии са специални прокариоти, способни да извършват подходящи химични реакции при анаеробни условия. Тези организми окисляват веществата. Енергията, която се отделя в този случай, първо се съхранява в АТФ връзки и след това се използва за осъществяване на жизнени процеси. Основните са желязо-, сярата и азотфиксиращите бактерии. Те живеят както във водна, така и в почвена среда. Хемотрофите са незаменима връзка в кръговрата на веществата, осигуряват на живите организми необходимите вещества и се използват широко от хората в техните икономически и промишлени дейности.
