Бактерії хемосинтезирующие: приклади. Роль хемосинтезирующих бактерій

Як влаштовані і здійснюють процеси життєдіяльності бактерії, хемосинтезирующие різні речовини? Щоб відповісти на ці питання, необхідно розібратися з цілим рядом біологічних понять.

Характерні риси бактерій

Спочатку з`ясуємо, хто ж такі бактерії. це ціле Царство живої природи. Вони являють собою одноклітинні організми мікроскопічних розмірів, які позбавлені ядра. Але це не означає, що у бактерій взагалі немає структур, що відповідають за передачу спадкової інформації. Вона просто має більш примітивну організацію. Це кільцеві молекули ДНК, які зосереджені в певній частині цитоплазми, званої нуклеоїдом.

Суть автотрофного харчування

Хемосинтезирующие бактерії, приклади яких будуть розглянуті в нашій статті, самостійно виробляють органічні речовини. Вони є автотрофами, подібно до рослин. Однак останні використовують для цього енергію сонячного світла. Наявність зелених пластид хлоропластів дозволяє їм здійснювати процес фотосинтезу. Його суть полягає в освіті вуглеводу глюкози з неорганічних речовин - води і вуглекислого газу. Ще одним продуктом даної хімічної реакції є кисень. Бактерії також є автотрофами. Але для отримання енергії їм не потрібне сонячне світло. Вони здійснюють інший процес - хемосинтез.

Що таке хемосинтез

Хемосинтезом називають процес утворення органічних речовин за рахунок протікання окислювально-відновних реакцій. Його в природі здійснюють тільки прокаріоти. Хемосинтезирующие бактерії можуть використовувати для синтезу органічних речовин сполуки сірки, азоту і заліза. При цьому виділяється енергія, яка спочатку акумулюється в зв`язках АТФ, після чого може використовуватися клітинами бактерій.

Бактерії хемосинтезирующие: середовище проживання

Оскільки життя хемотрофов не залежить від наявності сонячного світла, ареал їх поширення досить широкий. Наприклад, серобактерии можуть жити на великих глибинах, іноді будучи там єдиними представниками живих істот. Середовищем існування даних прокаріотів найчастіше є грунт, стічні води і субстрати, багаті певними хімічними сполуками.

залізобактерій

До хемосинтезуючих бактеріям відносять прокаріот, що змінюють склад сполук заліза. Вони були відкриті видатним російським мікробіологом Сергієм Миколайовичем Виноградским в 1950 році. Цей вид бактерій в ході реакції окислення змінює ступінь окислення заліза, роблячи його тривалентним. Вони мешкають в прісних, і солоних водоймах. У природі вони здійснюють кругообіг заліза в природі, а в промисловості використовуються для виробництва чистої міді. Цей вид бактерій також відноситься до літоавтотрофам, здатним синтезувати з улекіслоти деякі елементи своєї клітки.

серобактериями

Бактерії, хемосинтезирующие речовини із з`єднань сірки, можуть існувати окремо на дні водойм або утворювати симбіоз з молюсками і морськими безхребетними. Як джерело окислення вони використовують сірководень, сульфіди, тіонові кислоти або молекулярну сірку. Цей вид бактерій був головним об`єктом при відкритті і вивченні процесу хемосинтезу. До цієї групи прокаріотів відносять і деяких фототрофних прокаріотів. Наприклад, таких як пурпурні або зелені сірчані бактерії.

нитрифицирующие бактерії

На коренях бобових рослин поселяються нітріфіцірущіе бактерії. Хемосинтезирующие прокаріоти цієї групи окислюють аміак до азотної кислоти. Ця реакція здійснюється в кілька етапів з утворенням проміжних речовин. У грунті знаходяться також азотфиксирующие бактерії. Вони поселяються на коренях бобових рослин. Впроваджуючи в тканини підземного органу, вони утворюють характерні потовщення. Усередині таких утворень створюється сприятливе середовище для протікання хемосинтезу. Симбіоз рослин з бульбочкових бактерій є взаємовигідним. Перші забезпечують прокариот органікою, отриманої в ході фотосинтезу. Бактерії ж здатні фіксувати атмосферний азот і переводити його в форму, доступну для рослин.

Чому цей процес має таке важливе значення? Адже в атмосфері концентрація азоту достатня велика і складає 78%. Але в такому вигляді рослини не можуть засвоювати цю речовину. А азот необхідний рослинам для розвитку кореневої системи. У цій ситуації на допомогу і приходять бульбочкові бактерії, які перетворюють його в нітратну і амонійну форму.

тіонові бактерії

Хемосінтезірующімі бактеріями є і тіонові прокаріоти. Їх джерелом енергії служать різні сполуки сірки. Цей вид бактерій відновлює їх до сірчаної кислоти. Ця реакція супроводжується значним зниженням водневого показника середовища. Тіонові бактерії входять до групи ацидофілія. До них відносяться організми, здатні виживати в умовах підвищеної кислотності. Такі умови характерні для боліт. Разом з тіановимі цю групу складають молочно і оцтовокислі бактерії, жгутіконосци і коловертки.

водневі бактерії

Ці види прокариотов є грунтовими мешканцями. Вони окислюють молекулярний водень до води з виділенням енергії. Такі бактерії також входять в групу Термофіли. Це означає, що вони здатні зберігати життєздатність при високих температурах, показник яких можетдо Стигала 50 градусів за шкалою Цельсія. Ця здатність водневих бактерій обумовлена тим, що вони виділяють спеціальні ферменти, що функціонують навіть в таких умовах.

Роль хемосинтезирующих бактерій

Хемотрофи грають головну роль в складних процесах перетворення і кругообігу відповідних хімічних речовин в природі. Оскільки сірководень і аміак є досить токсичними речовинами, існує необхідність в їх нейтралізації. Це також здійснюють хемотрофних бактерії. В ході хімічних перетворень утворюються речовини, необхідні іншим організмам, що робить можливим їх нормальний ріст і розвиток. Великі родовища руд заліза і марганцю на дні морів і боліт виникають завдяки діяльності хемотрофов. А саме - железобактерий.

Людина навчилася використовувати унікальні властивості хемотрофов і в своїй діяльності. Наприклад, за допомогою серобактерий очищають стічні води від сірководню, захищають металеві та бетонні труби від корозії, а грунту від закислення.

Отже, бактерії хемосинтезирующие є особливими прокариотами, здатними здійснювати відповідні хімічні реакції в анаеробних умовах. Ці організми окислюють речовини. Енергію, яка при цьому виділяється, вони спочатку запасають в зв`язках АТФ, а потім використовують для здійснення процесів життєдіяльності. Основними з них є залізо, сіро і азотфиксирующие бактерії. Вони живуть як у водному, так і в грунтової середовищі. Хемотрофи є незамінною ланкою в кругообігу речовин, забезпечують живі організми необхідними речовинами і широко використовуються людиною в його господарській та промислової діяльності.