Фотоавтотрофные бактерии. Цианобактерии. Хемоавтотрофные бактерии.

Автотрофные (от греч. «авто»- «сам», «трофе» – «пища»), то есть самопитающиеся, бактерии обитают в различных средах и экологических нишах: почвенной, воздушной, водной, минеральной. Автотрофы не так многочисленны, как гетеротрофы. Большинство автотрофов бесцветны, и лишь немногие из них окрашены в зеленый или пурпурный цвет.

Они считаются первой формой жизни на планете, возникли примерно 3,5 млрд. лет назад. Автотрофы сами производят органические вещества из неорганических. Автотрофными бактериями являются:

  • Цианобактерии, или сине – зеленые водоросли. В их клетках содержится хлорофилл. Они могут создавать органические вещества, при этом используя энергию солнца. Благодаря цианобактериям миллиарды лет назад атмосферу Земли наполнил кислород.
  • Железобактерии и серобактерии используют энергию, получаемую из химических реакций, то есть они преобразуют одни минеральные вещества в другие.

Бактерии, синтезирующие вещества в результате фотосинтеза, называются фототрофными, в результате хемосинтеза – хемотрофные.

В своем развитии автотрофные бактерии независимы и автономны  от жизнедеятельности  других организмов, они относятся к свободноживущим организмам. Это значит, что им не нужно вторгаться в сторонние организмы или разлагать мертвые органические вещества с целью получения нужных для жизни питательных веществ.

Автотрофы преимущественно обитают в почве.

Автотрофные бактерии потребляют углерод, являющийся неорганическим веществом, для синтеза клетки. Они получают энергию или за счет фотосинтеза, применяя световую энергию, или при хемосинтезе, то есть окисляя такие неорганические соединения, как аммиак, нитриты, сероводород  и железосодержащие соли.

Бактерии являются самым распространенным видом живых организмов, обитающих на Земле. Они образуют самостоятельно царство. Это простейшие одноклеточные микроорганизмы, не имеющие оформленного клеточного ядра.

Ядерное вещество распределяется по всей цитоплазме. Бактерии относятся к прокариотам. Они размножаются путем деления клетки надвое. Как правило, бактерии имеют форму шара, палочки или спирали, изогнутые или сложенные из кокков.

На сегодняшний день известно более 2500 видов бактерий.

Являясь неприхотливыми организмами,  бактерии очень широко распространены на планете. Они способны существовать в разных условиях (вода, песок, лед, дно водоемов, почва и песок, горячие источники), при разных температурах; в щелях и порах; на поверхности тела и во внутренних органах животных и человека.

Бактериям, как и любым живым клеткам, нужны питательные вещества и энергия для построения белков и управления биохимическими процессами. Бактерии потребляют азот, воду, углерод в больших количествах. Они также нуждаются в железе и фосфоре.

Одни виды бактерий могут потреблять органические молекулы, чтобы получить энергию, а другие виды бактерий восполняют свою энергию из неорганических источников. Первый вид бактерий относится к гетеротрофам.

Второй вид бактерий производит пищу самостоятельно, путем преобразования световой энергии или химических неорганических веществ, получая из них энергию, необходимую для их жизнедеятельности. Их относят к автотрофным бактериям. Большинство известных бактерий являются гетеротрофами.


Особенности автотрофных бактерий

Автотрофные бактерии способны ассимилировать неорганические ресурсы, и образовывать органические молекулы белков и углеводов. Они потом становятся ресурсами для гетеротрофов. Автотрофы потребляют углерод из углекислоты.

Это сопровождается затратами энергии. Они получают энергию в результате окисления химических соединений, то есть хемоситнеза.

Другие бактерии –автотрофы, имеющие в составе вещества, сходные с хлорофиллом, осуществляют фотосинтез с использование энергии солнца.

Автотрофы поглощают из окружающей среды солнечную энергию, создавая затем из неорганических веществ органические вещества.

Автотрофные бактерии – это продуценты в пищевой цепи, то есть самостоятельно производят питательные вещества.

Какие бактерии относятся к автотрофам

К ним относятся бактерии, которые самостоятельно продуцируют органические вещества, требующиеся для их жизнедеятельности, из неорганических. При этом используется либо энергия солнечных лучей, либо окисление неорганических веществ. В зависимости от энергообеспечения, по способам питания автотрофные бактерии относятся к двум большим подгруппам:

  1. Фотосинтезирующие бактерии. Они используют энергию солнечного излучения для процессов обмена. Прежде всего, к ним относят цианобактерии, или сине-зеленые водоросли, обладающие способностью к фотосинтезу, и пурпурные бактерии.
  2. Хемоситнезирующие бактерии: используют для этих же процессов окислительно-восстановительные реакции. Источниками энергии для них выступают энергетические связи химических веществ, благодаря чему синтезируют из неорганических веществ органические вещества. Они получают такие вещества и из кислородной, и из бескислородной среды. Наиболее распространенные представители хемотрофов: серобактерии, нитрифицирующие и азотфиксирующие бактерии. Хемоторофы не зависят от солнечного света.

Фотоавтотрофные бактерии. Цианобактерии. Хемоавтотрофные бактерии.

Типы автотрофных бактерий

  1. К фотофторным бактериям (фотоавтотрофам) относятся зеленые и пурпурные серобактерии. Они синтезируют части своего тела из минеральных веществ и углекислого газа,  используя световую энергию.

  2. Хемотрофные бактерии (хемоавтоттрофы) получают питание за счет хемосинтеза, то есть органические вещества могут синтезироваться из неорганических за счет энергии, образованной при протекании химических реакций. К ним относятся железобактерии, нитрифицируюшие бактерии, серобактерии.

  • Нитрифицирующие бактерии, встречающиеся в водоемах и в почве, превращают аммиак и аммонийные соли в нитраты. Их очень хорошо усваивают растения.
  • Железобактерии окисляют соединения железа. Они обитают в водоемах с пресной или соленой водой и принимают участие в круговороте железа в природе.
  • Серобактерии, также обитающие в водах морей, океанов, рек и озер, окисляют сероводород и прочие серные соединения.

По типу дыхания автотрофные бактерии могут быть аэробными и анаэробными.

  • Аэробные бактерии дышат кислородом, содержащимся в атмосфере.
  • Анаэробы способны жить и размножаться без кислорода, получая энергию, необходимую для жизни, из расщепляющихся органических веществ. При этом процессе образуются такие вещества, как спирт, глицерин, молочная кислота.


Питание автотрофных бактерий

Автотрофы питаются неорганическими веществами, имеющими простейшую структуру: водородом, азотом, углеродом. Из них бактериями создаются сложные органические вещества, нужные для обеспечения жизнедеятельности. Автотрофы могут поглощать необходимые вещества, растворенные в воде. То есть, для жизнедеятельности автотрофов им нужны только вода, углекислый газ и неорганические соли.

Некоторые виды автотрофных бактерий питаются за счет фотосинтеза, аналогично зеленым растениям.

Пурпурные серобактерии могут вырабатывать бактериопурпурин – особый фермент, очень схожий с хлорофиллом. С его помощью бактерии используют световую энергию для  построения клеточных органических веществ, поглощанмых из углекислого газа и неорганических солей.

Бактерии, усваивающие углерод как из углекислого газа, так и из органических соединений, являются миксотрофами, то есть им присущ смешанный тип питания.

Строение автотрофных бактерий

Это прокариотические организмы, у них отсутствуют ядерные оболочки, пластиды, митохондрии  и другие мембранные органеллы. У них присутствует только одна кольцевая ДНК.

Бактериальную клетку  покрывает несколько внешних слоев. Основным ее компонентом выступает клеточная стенка. Она не только придает им форму и жесткость, но и защищает клетку от повреждений, участвует в процессах метаболизма и транспорта экзотоксинов. Клеточная стенка содержит полисахариды.

Дополнительную защиту многим автотрофным бактериям создает слизистый слой, который расположен с наружной стороны оболочки. Поверхность клетки бактерии покрыта множеством ворсинок. Они являются пустыми выростами цитоплазматической мембраны. У некоторых видов автотрофов есть нитевидные жгутики.

Обязательными клеточными структурами автотрофной бактерии являются нуклеоиды, рибосомы, цитоплазматическая мембрана, мезосомы.


Примеры авторофных бактерий

  1. Галофилы – автотрофные бактерии, которые способны противостоять концентрациям солей. Они обитают в морях.
  2. Сульфоксидантные бактерии, или окисляющие серу, поглощают неорганическую серу из окружающей среды, с целью ее дальнейшего окисления и производства собственных продуктов обмена.

    Они способны улавливать сероводород, образующийся при разложении органических соединений, в состав которых входит сульфат. Являясь аэробными хемоавтотрофами, они превращают сероводород в серу. Сульфоксидантные бактерии обитают в горячих источниках, в действующих вулканах.

  3. Железные бактерии встречаются в реках и грунтовых водах, а также в почвах, обогащенных железом. Применяя ионы железа и марганца в восстановленном состоянии, они способны окислять их, тем самы превращая в оксиды.

  4. Нитрификаторы ответственны за окисление восстановленных неорганических азотных соединений (аммония, аммиака), превращая их в нитраты. Эти бактерии обитают в соленых и пресных водах, а также в почве.
  5. Аннамокс анаэробно окисляет ионы аммония и нитриты, образуя газообразный азот.

  6. Кислородные фотоавтотрофы:
  • цианобактерии, осуществляющие оксигенный фотосинтез,
  • прохлорококк, являющийся частью морского планктона,
  • хроококцидиопсис,
  • осциллятория.
  1. Аноксигенные фотоавтотрофы:
  • несернистые пурпурные бактерии (родоспириллумы), способные расти на минеральных средах,
  • незернистые зеленые бактерии (хлорофлексус, хлоронема),
  • серая зелень.
  • бесцветные серые бактерии,
  • азотные бактерии (нитросомонады, нитрозококк, нитробактер),
  • железные бактерии,
  • водородные бактерии.


Польза автотрофных бактерий

  1. Автотрофы обогащают почву органическими веществами, делая ее еще более плодородной. Из опавшей листвы и пожухлой травы они вырабатывают питательный гумус.
  2. Автотрофные бактерии создают органические вещества, используемые в питании гетеротрофами.

    Автотрофы являются единственным источником энергии для гетеротрофных организмов: гетеротрофных бактерий, грибов, животных, людей.

  3. Автотрофные бактерии создают основу для органического многообразия на нашей планете.
  4. Благодаря им могут зарождаться месторождения минералов.

    Автотрофы участвуют в концентрации химических элементов, содержащихся в месторождениях различных полезных ископаемых, например, сульфидные руды, серные залежи.

  5. Деятельность автотрофных бактерий приводит к самоочищению водоемов, что делает ее пригодной для жизни и употребления.

Фотоавтотрофные бактерии. Цианобактерии. Хемоавтотрофные бактерии.


Значение автотрофных бактерий

Автотрофные и гетеротрофные микроорганизмы  являются важнейшими звеньями в цепи питания. Автотрофы, в том числе и автотрофные бактерии, создают начальные органические элементы, необходимые для жизнедеятельности вышестоящего яруса живых организмов.

Они являются источниками органических веществ, из которых состоит все живое на  Земле. Гетеротрофные микроорганизмы создают биомассу для питания растений и животных, а далее уничтожают мертвые организмы до неорганических веществ, тем самым создавая пищу для автотрофов.

Это бесконечный цикличный процесс.

Цианобактерии играют очень важную роль в накоплении свободного кислорода в атмосфере нашей планеты. Бактериальные препараты, производимые из них, применяют для очищения почвы от загрязнений, в том числе, и нефтяных, а также для борьбы с насекомыми, являющимися вредителями.

В почвах содержится огромное количество автотрофных бактерий. Наибольшее их содержание отмечается в черноземных почвах. Бактерии способны проникать внутрь почвы на несколько метров и участвовать в процессе почвообразования.

В водной среде больше всего бактерий сосредоточено  в поверхностных слоях и вблизи берегов. Особенно они распространены в местах сброса сточных вод. В загрязненной воде встречается множество болезнетворных бактерий – возбудителей таких опасных заболеваний, как: брюшной тиф, холера, дизентерия.

В закрытых помещениях встречается также немало бактерий. Практически отсутствуют автотрофные бактерии в лесах.

Автотрофные бактерии не используют человеческий организм в качестве среды обитания. Соответственно, в отличие от гетеротрофных микроорганизмов, автотрофные бактерии не вызывают заболеваний у людей.

Автотрофные бактерии: классификация, размножение, спорообразование и распространение бактерий

Автотрофные бактерии — это бактерии, которые могут синтезировать органические вещества из неорганических в результате фотосинтеза (фототрофные) и хемосинтеза (хемотрофные).

Фотоавтотрофные бактерии. Цианобактерии. Хемоавтотрофные бактерии.

Общая характеристика

К фототрофным относятся пурпурные и зеленые серобактерии, которые синтезируют составные части своего тела из минеральных веществ и углекислого газа, а энергию используют за счет света.

Хемотрофные, или хемосинтетики, питаются за счет хемосинтеза, так как органические вещества синтезируются из неорганических за счет энергии, полученной при химических реакциях. К ним относятся нитрифицирующие, железо- и серобактерии. Явление хемосинтеза у бактерий открыл в 1887 г. С. Н. Виноградский.

Нитрифицирующие бактерии превращают аммонийные соли и аммиак в нитраты, усваиваемые растениями. Эти бактерии распространены в водоемах и почвах. Деятельность железобактерий состоит в том, что они окисляют закисные соединения железа в окисные. Они обитают в соленых и пресных водоемах, участвуя в круговороте железа в природе.

Серобактерии также обитают в соленых и пресных водоемах. Они окисляют сероводород и другие соединения серы.

Классификация бактерий

По способу дыхания бактерии делятся на аэробов и анаэробов. Аэробы используют для дыхания свободный атмосферный кислород. Анаэробы растут и размножаются в среде без кислорода. Они получают энергию в процессе анаэробного расщепления органических веществ, накапливая различные промежуточные продукты — спирт, молочную кислоту, глицерин и другие вещества.

Размножение

Обычно бактерии размножаются бесполым путем — деление материнской клетки на две дочерние. Деление проходит очень быстро. В благоприятных условиях некоторые бактерии делятся каждые 20-30 мин.

Иногда две бактерии сливаются друг с другом. При этом слиянии между ними образуется цитоплазматический мостик, по которому вещества одной клетки переходят в другую.

Такой процесс напоминает половое размножение.

Защита от неблагоприятных факторов

Фотоавтотрофные бактерии. Цианобактерии. Хемоавтотрофные бактерии.Образование спор

В неблагоприятных условиях (высыхание субстрата, холод) многие бактерии способны сжиматься, терять воду и переходить в покоящееся состояние до появления благоприятных условий. Некоторые виды бактерий в неблагоприятных условиях формируют споры. Споры обладают большой устойчивостью к различным неблагоприятным условиям. Эти формы бактерии выдерживают длительное кипячение, высушивание, замораживание, действие различных химических веществ.

Распространение бактерий

Как аэробные, так и анаэробные бактерии чрезвычайно широко распространены в природе. Они встречаются в почве, воде, живых и мертвых организмах. Число бактерий в окружающей среде меняется под влиянием различных причин (инсоляции, обработки почвы и т. п.).

Обитание в почве

Количество бактерий в 1г почвы может достигать сотен миллионов и даже нескольких миллиардов и зависит от типа почв. Наименьшее их количество находится в подзолистой целинной почве. Наибольшее — в окультуренной черноземной. Бактерии могут проникать в грунт на глубину до 5 метров. Микрофлора является одним из факторов, способствующих образованию почв.

Проживание в воде

В воде различных водоемов количество бактерий бывает немного меньше, чем в почве. Так, в 1мл воды может находиться от 5 до 100 тыс. бактериальных клеток. Меньше всего бактерий встречается в воде артезианских скважин и родников, много — в открытых водоемах и реках. Больше всего бактерий обнаруживается вблизи берегов в поверхностных слоях.

Особенно сильно загрязнена вода открытых водоемов в тех местах, куда сбрасываются сточные воды. В загрязненной воде часто встречаются болезнетворные бактерии (возбудители дизентерии, брюшного тифа, паратифов, холеры, бруцеллеза и др.).

Обнаружение бактерий в воздухе

В воздухе бактерий встречается еще меньше, чем в воде. Загрязнение воздуха бактериями зависит от многих причин (от времени года, географической зоны, характера растительности, запыленности и др.).

Больше всего бактерий обнаруживается в закрытых помещениях, где их может скапливаться до 300 тыс. в 1мм3. В сельской местности воздух чище, чем в городской.

Практически отсутствуют бактерии в сосновых и кедровых лесах, так как выделяемые хвойными деревьями фитонциды убивают или подавляют рост и размножение всех видов бактерий.

Проживание на теле человека и животных

На теле здоровых людей и животных, а также в различных органах всегда встречаются многие виды бактерий. Подсчитано, что на коже человека может быть огромное количество бактерий (от 85-109 до 1212-10е экземпляров). Особенно много бывает бактерий, в том числе и болезнетворных, на коже человека, если он не соблюдает необходимых правил гигиены.

Открытые части тела человека загрязняются различными видами сапрофитных и патогенных (болезнетворных) бактерий значительно чаще, чем закрытые. Много бактерий обнаруживается на руках, поселяется в ротовой полости и в кишках человека. Из организма одного взрослого человека ежедневно с испражнениями выделяется около 18 млрд. бактерий.

Практически свободны от бактерий те органы здоровых людей и животных, которые не имеют связи с внешней средой (мышцы, головной и спинной мозг, кровь и др.).

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (4

ПОИСК

    Для знакомства с фотоавтотрофными бактериями из накопительной культуры готовят препарат в раздавлен-ной капле и просматривают его с иммерсионной системой объектива. В подвижных клетках серобактерий просматриваются включения серы. [c.

132]

    Есть, однако, две группы бактерий, являющихся исключением из этого правила.

Первая группа — это фотоавтотрофные бактерии организмы, способные восстанавливать углекислый газ на свету до органического вещества и использующие для этого сероводород, тиосульфат, водород или иные органические или неорганические восстановители (но не воду, как высшие зеленые растения). Представителями этой группы являются зеленые и пурпурные серобактерии. Они живут в средах, содержащих серу, и большая их часть более или менее строго анаэробна. [c.103]

    Примерами фотоавтотрофных бактерий могут служить цианобактерии, называемые также сине-зелеными бактериями. Водоросли и растения также являются фотоавтотрофами. Все они осуществляют фотосинтез и используют углекислый газ (СО2) в качестве единственного источника углерода (табл. 2.3). Процесс фотосинтеза впервые появился у бактерий, возможно именно у цианобактерий. Как мы увидим далее, хлоропласты водорослей и наземных растений представляют собой, по-видимому, потомков некогда свободноживущих фотосинтезирующих бактерий, поселившихся в свое время в гетеротрофных клетках (разд. 2.6.1). [c.30]

    Возникновение в ходе эволюции фотоавтотрофных бактерий, обладающих способностью вовлекать неорганический углерод в обмен веществ за счет энергии солнца, сыграло большую роль в дальнейшем развитии жизни ка Земле.

Вместе с тем, специфичность, малая распространенность и относительно низкая химическая устойчивость соединений, используемых этими организмами в качестве доноров водорода, ограничивали роль бактериального фотосинтеза в экономике органической жизни на Земле.

Необходимо также учитывать, что для восстановления СОг пурпурные и зеленые бактерии нуждаются в богатых энергией донорах электронов, вследствие чего эти организмы лишь в малой степени способствуют накоплению свободной энергии в живом мире.

Таковы причины, по которым бактериальный фотосинтез не мог сколько-нибудь существенно сказаться и на общих условиях, на общем характере жизни на Земле, поскольку остатки соединений водорода, используемых в ходе этой функции, принадлежат к веществам, биологически мало активным и мало ценным. [c.101]

    Двухквантовый механизм свойствен зеленым растениям. Что касается фотоавтотрофных бактерий, фотосинтез которых не связан с выделением кислорода, то у них для данного процесса достаточно одного поглощенного кванта света. Поясним это следующей схемой  [c.154]

    Впрочем, некоторые авторы придерживаются точки зрения, согласно которой вода как донор электрона принимает участие и в бактериальном фотосинтезе, но фотоавтотрофные бактерии не способны удалять окислитель путем образования кислорода для удаления последнего эти организмы используют дополнительный донор водорода. [c.161]

    Метаболизм фотогетеротрофных бактерий, т. е. бактерий, нуждаюш ихся в свете для усвоения органических питательных веществ, вначале казался совершенно отличным от рассмотренного выше метаболизма фотоавтотрофных бактерий.

Однако ван Ниль сделал приемлемое допущение, что органические питательные вещества служат в первую очередь (если не исключительно) в качестве водородных доноров. Таким образом, обобщенные уравнения (5.

9), где R играет роль органического радикала, приложимы в полной мере и к этим организмам. [c.110]

    Жизнедеятельность фотоавтотрофных бактерий связана с фотосинтезом так, зеленые и темно-красные серные бактерии используют световую энергию для расщепления сероводорода на серу, откладываемую в клетках, и водород, из которого образуются (с участием СО2) углеводы. Имеются разновидности хемоавтотрофных бактерий, которые получают энергию путем окисления различных соединений серы  [c.570]

    Бактерии-хемосинтетики относятся к лишенным пигментов автотрофным организмам. Хемоавтотрофные бактерии не используют солнечную энергию и могут жить в темноте. Они отличаются от пигментированных бактерий тем, что используют для целей восстановления СОг энергию аэробных окислительных процессов.

Многие представители хемосинтезирующих бактерий способны жить только на неорганических средах, окисляя те же субстраты, что и фотоавтотрофные бактерии. Другие развиваются и в присутствии простых органических соединений (метан, метиловый спирт и др.), которые используются ими опять-таки только как донаторы водорода.

[c.102]

    Физиолого-биохимическая характеристика зеленых нитчатых бактерий основана главным образом на данных, полученных для разных штаммов hloroflexus aurantia us, обнаруживших значительное метаболическое разнообразие. С.

aurantia us может быть охарактеризован как факультативный анаэроб и фототроф. На свету он растет в аэробных и анаэробных условиях в присутствии разнообразных органических соединений сахаров, спиртов, органических кислот и аминокислот.

Некоторые штаммы этого вида способны к анаэробному фотоавтотрофному росту, используя Н2 или H2S в качестве донора электронов. Окисление H2S приводит к образованию молекулярной серы и отложению ее в среде в виде аморфной массы.

Молекулярная сера в очень незначительной степени затем окисляется до сульфата. Хемогетеротрофный рост также возможен в аэробных и для отдельных штаммов в анаэробных условиях. [c.304]

    Важное следствие открытия симбиозов, компонентом которых являются хемолитоавтотрофные бактерии, — существование экосистем, в которых первичными продуцентами служат не фотоавтотрофные, а хемолитоавтотрофные организмы. [c.375]

    В результате исследований ван Ниль пришел к следуюш им двум основным выводам. Во-первых, наблюдения и Энгельмана, и Виноградского, и Молиша совершенно правильны, но произведены над различными организмами.

Суш,еетвует два рода серобактерий— пигментированные фотоавтотрофные (Энгельман) и непигмен-тированиые (Виноградский), кроме того суш ествует еш,е особый вид пигментироваппых бактерий — гетеротрофные пурпурные бактерии (Молиш).

Во-вторых, у фотосинтезирующих серных бактерий окисление сероводорода — не самостоятельный процесс, зависимый от нормального фотосинтеза только благодаря снабжению свободным кислородом, но представляет собой часть самого фотосинтетического механизма.

Фотосинтез этих бактерий отличается от фотосинтеза высших растений тем, что в нем сероводород играет роль донора водорода вместо воды. [c.105]

    Более сложен фотоавтотрофный способ восстановления углекислого газа, сопряженный с окислением органических соединений. Этот процесс характерен для современных серных и, особенно, несерных пурпурных бактерий. Например, у несерной пурпурной бактерии Rhodopseudomonas gelatinosa восстановление СОа сопряжено с окислением изопропанола  [c.18]

    Различные виды пурпурных и зеленых бактерий, например, хлоробиум (СЫогоЫиш), способны осуществлять процесс фотоавтотрофного восстановления углекислого газа с помощью молекулярного водорода окружающей среды  [c.19]

    Судя по имеющимся данным, пурпурные и зеленые бактерии, в отличие от многих водорослей в фотоавтотрофных условиях роста не выделяют в среду в заметных количествах какие-нибудь органические вещества.

Однако, когда эти микроорганизмы растут па органических средах, такое явление отмечалось. Например, показано, что при использовании С-глюкозы Rh.

spheroides в значительном количестве накапливает внеклеточный полисахарид, содержащий С (Szymona, Doudoroff, [c.72]

    Как фотоавтотрофные, так и фотогетеротрофные виды пурпурных бактерий способны ассимилировать СОг через цикл Кальвина, тогда как у зеленых бактерий основная часть углекислоты, видимо, усваивается в результате функционирования другой системы, имеющей, вероятно, циклический характер.

Кроме того, фототрофные бактерии могут ассимилировать СОг в результате реакций карбоксилирования, не входящих в циклические процессы. Они более разнообразны, чем у других фотосинтезирующих организмов.

Использование фототрофными бактериями органических соединений во многих случаях связано с действием полного или неполного цикла трикарбоновых кислот и глиоксилатного шунта, однако известны и другие пути их превращения. [c.79]

    Свободные перемещения, вызываемые действием света, встречаются у бактерий, синезеленых водорослей, настоящих водорослей и слизистых грибов. При этом речь прежде всего идет о фотоавтотрофных организмах, которые благодаря этому могут находить наиболее благоприятные места. Положительный фо-тотопотаксис, как правило, можно наблюдать при [c.48]

Фототрофы | справочник Пестициды.ru

Фототрофные прокариотические организмы, не вызывают заболевания у людей, тогда как хемотрофы не редко являются паразитическими организмами[4].

Все фотосинтезрующие бактерии содержат хлорофилл и каротиноиды. Последние, принимают участие в фотосинтезе, передавая энергию поглощаемого света бактериохлорофиллу[5].

В основе бактериального фотосинтеза лежит превращение световой энергии, поглощенной пигментами, в химическую энергию макроэргических связей АТФ, образуемой в процессе фотофосфорилирования и используемой впоследствии для усвоения углекислого газа и процессов биосинтеза[5].

Общие черты фотосинтеза бактерий и зеленых растений сходны. Отличие состоит в том, что у зеленых растений источником водорода служит вода, окисляемая до кислорода. В результате фотосинтеза у зеленых растений выделяется кислород[5].

У фотолитотрофных (фотосинтезирующие бактерий, использующие в качестве доноров электронов неорганические вещества) – источником водорода для фотосинтеза является сероводород или молекулярный водород. В данном случае кислород не выделяется[5].

Кроме того, у растений для восстановления одной молекулы углекислоты расходуется четыре кванта энергии, у бактерий – только один квант. Конечные продукты фотосинтеза у растений и бактерий одинаковы. Это соединения типа углеводов[5].

  • К фотосинтезирующим бактериям кроме зеленых бактерий, относятся: гелиобактерии, пурпурные несеробактерии, пурпурные серобактерии[5].
  • Гелиобактерии – единственные грамположительные фототрофы, способные к образованию настоящих эндоспор[3].
  • Описано два вида, различающиеся морфологически:
  • Heliobacterium chlorum – длинные одиночные палочки (1,0х7,0–10 мкм), передвигающиеся путем скольжения;
  • Heliobacillus mobilis – короткие палочковидные бактерии с перитрихиально расположенными жгутиками[3].

Гелиобактерии – облигатные (обязательные) фототрофы. Рост и развитие бактерий, данной группы возможны только на свету в анаэробных условиях.

Источниками углерода для них служат органические кислоты (молочная, уксусная, масляная, пировиноградная). Фиксация углекислого газа осуществляется в цикле Кальвина. Дыхательный метаболизм отсутствует.

Гелиобактерии являются активными азотфиксаторами, обитают в почвах и содовых озерах[3].

Гелиобакерии осуществляют аноксигенный фотосинтез благодаря наличию в клетках единственного бактериохлорофилла g. У других бактерий с бескислородным типом фотосинтеза данное вещество не обнаружено. Как и у всех фотосинтезирующих бактерий в клетках гелиобактерий, кроме бактериохлорофилла g, присутствует незначительное количество каротиноидов[3].

Несерные пурпурные бактерии – фотоорганотрофы (фотосинтезирующие организмы, использующие в качестве донора электронов органические соединения). Они входят в семейство Rhodospiriliaceae, представленное двумя родами: Rhodospirillum – клетки спиральной формы и Rhodospirillum – клетки палочковидной формы[1].

Эта группа бактерий способна в качестве источника энергии использовать не только солнечный свет, но и аэробное окисление. На свету они развиваются только в анаэробных условиях. Развитие несерных пурпурных бактерий в темноте возможно только при наличии кислорода и серы. Они характеризуются полным набором основных дыхательных ферментов[1].

Пурпурные серобактерии – полифилетическая группа бактерий, характеризующаяся различными морфологическими формами – кокки, палочки, спириллы. Представители группы живут в анаэробных условиях и развиваются на свету при наличии в среде сероводорода и тиосульфата натрия[1].

Пурпурные серобактерии вырабатывают особый пигмент типа хлорофилла – бактериопурин. При помощи данного пигмента они используют световую энергию для построения органического вещества тела из углекислого газа и неорганических солей. Пурпурные серобактерии относят к фотолитотрофам[1].

Фототрофные бактерии – это типичные водные микроорганизмы. Распространены они, как в пресных, так и в соленых водоемах. Очень часто встречаются в местах, где присутствует сероводород, в мелководье или на значительной глубине. В почве фототрофных бактерий мало, но при затоплении водой они развиваются очень активно[3].

Распространение фототрофных прокариот в различных средах определяется присутствием трех основных факторов: света, молекулярного кислорода, питательной среды[3].

Потребность в световой энергии и диапазоне длин поглощаемого света для фотосинтеза определяется набором светособирающих пигментов. Прокариоты с кислородным типом фотосинтеза поглощают свет в том же диапазоне, что и водоросли, и высшие растения[3].

Пурпурные и зеленые бактерии, гелиобактерии – развиваются в водоемах под различной мощности слоем цианобактерий и водорослей, поглощающих свет с длиной волны до 750 нм.

Фотосинтез пурпурных и зеленых бактерий, гелиобактерий, в данном случае, тесно связан со способностью цианобактерий и водорослей поглощать свет в красной и инфракрасной областях спектра за пределами поглощения хлорофиллов.

Крайняя граница этой части спектра устанавливается способностью пигментов некоторых пурпурных бактерий (бактериохлорофиллов) поглощать свет с длиной волны до 1100 нм[3].

Установлены виды фотосинтезирующих прокариотов способных успешно развиваться в водоемах на глубине до 20–30 метров за счет активности пигментов другой группы – коратиноидов[3].

По отношению к молекулярному кислороду в числе фототрофных прокариот присутствуют строгие анаэробы, факультативные анаэробы, микроаэрофилы, организмы, образующие кислород внутриклеточно[3].

Различия в питательных веществах, необходимых для метаболизма, так же значительны. Они варьируют от сложных пищевых потребностей до минимального уровня[3].

Фототрофные бактерии в природе играют огромную роль в круговороте различных веществ, значимых для жизни других организмов. Цианобактерии – занимают значительное место в круговороте углерода и азота, серобактерии – серы[3].

Научное значение фототрофных бактерий так же велико. Различные виды фотосинтезирующих прокариот используют для исследования процесса фотосинтеза в различных его аспектах, особенно начальные стадии.

Пурпурные и зеленые бактерии используют для уточнения организации фотосинтетического аппарата, путей биосинтеза пигментов, метаболизма углерода, эволюции фотосинтезирующих форм и самого фотосинтеза[3].

Составитель: Григоровская П.И.

Страница внесена: 11.08.20 16:00

Автотрофные бактерии: характеристика, отличия от гетеротрофов и пример

Автотрофные бактерии: характеристика, отличия от гетеротрофов и пример — Наука

Содержание:

В автотрофные бактерии это микроорганизмы, представляющие собой довольно сложный метаболический аппарат. Эти бактерии способны ассимилировать неорганическое вещество, превращать его в органическое вещество, которое затем используется для создания биомолекул, необходимых для своего развития.

Следовательно, эти типы микроорганизмов независимы и ведут себя как свободноживущие организмы. Им не нужно вторгаться в другие организмы или разлагать мертвые органические вещества, чтобы получить питательные вещества, необходимые для выживания.

Автотрофные бактерии играют фундаментальную роль в экосистеме, поскольку они обеспечивают органическое вещество, необходимое для развития других живых существ. То есть они выполняют жизненно важные функции по поддержанию экологического баланса.

Эти организмы считаются первой формой жизни на планете; И во многих экосистемах они запускают пищевую цепочку.

Автотрофные бактерии обитают в различных экологических нишах. Например, мутный морской снег, пресная и соленая вода, горячие источники, почвы, среди прочего, производящие органические вещества.

Характеристики автотрофных бактерий

В зависимости от метаболической системы, которую автотрофные бактерии используют для поглощения неорганических соединений и преобразования их в органические соединения, они классифицируются как фотоавтотрофы или хемоавтотрофы.

Фотоавтотрофы

Фотоавтотрофные организмы включают водоросли, растения и некоторые бактерии. Для них характерно использование солнечного света в качестве источника энергии для осуществления процесса преобразования неорганического вещества в органическое.

В случае фотоавтотрофных бактерий они, в свою очередь, делятся на оксигенные и аноксигенные фотоавтотрофы.

Кислородные фотоавтотрофные бактерии

У бактерий этого типа происходит процесс фотосинтеза, который заключается в улавливании солнечной энергии с помощью зеленого пигмента, называемого бактериохлорофиллом, и преобразования ее в химическую энергию.

Энергия используется для извлечения двуокиси углерода из окружающей среды и вместе с водой и минеральными солями для производства глюкозы и кислорода. Глюкоза используется для внутренних метаболических процессов, а кислород выделяется наружу.

Аноксигенные фотоавтотрофные бактерии

Для них характерно то, что они являются анаэробными бактериями, поскольку они не используют кислород в процессе дыхания, не повреждая их. Они также используют солнечный свет как источник энергии. Некоторые окисляют Fe2 при отсутствии кислорода.

Хемоавтотрофы

Хемоавтотрофные бактерии используют химическую энергию для своих метаболических процессов. Его получают в результате окисления неорганических соединений в дополнение к использованию CO2 в качестве источника углерода.

Восстановленные неорганические элементы, взятые из окружающей среды, включают сероводород, элементарную серу, двухвалентное железо, молекулярный водород и аммиак.

Его существование гарантирует жизнь другим живым существам, поскольку неорганические соединения, которые они извлекают из окружающей среды, токсичны для других микроорганизмов. Кроме того, соединения, выделяемые автотрофными бактериями, могут ассимилироваться некоторыми гетеротрофными бактериями.

Хемоавтотрофные бактерии очень многочисленны. Обычно они живут во враждебных экосистемах, то есть являются экстремофилами.

Есть также другие организмы, которые ведут себя как автотрофы, но принадлежат к другим доменам. Например, домен архей (метаногены и термоацидофилы). Однако, поскольку это не обычные бактерии, в этой статье они рассматриваться не будут.

Автотрофные бактерии подразделяются на галофилы, окислители и восстановители серы, нитрификаторы, железобактерии и анаммокс-бактерии.

Галофилы

Это бактерии, способные противостоять высоким концентрациям соли. Эти бактерии обычно являются строгими или экстремальными галофилами. Они живут в морской среде, такой как Мертвое море.

Окислители серы

Они также известны как сульфоксидантные бактерии. Эти микроорганизмы берут неорганическую серу из окружающей среды, чтобы окислить ее и произвести собственные продукты обмена.

  • То есть они улавливают сероводород (душистый газ), образующийся при разложении органических соединений, содержащих сульфат, осуществляемом анаэробными гетеротрофными бактериями.
  • Сульфоксидантные бактерии являются аэробными хемоавтотрофами и превращают сероводород в элементарную серу.
  • Они выдерживают высокие температуры, живут в экстремальных экологических нишах, таких как действующие вулканы, горячие источники или океанические гидротермальные источники, а также в месторождениях пирита (минерала сульфида железа).

Железные бактерии

Их можно найти в богатых железом почвах, реках и грунтовых водах. Эти типы бактерий принимают ионы железа, а иногда и марганец в их восстановленном состоянии и окисляют их, образуя оксид железа или марганца.

Оксид железа придает субстрату, в котором живут эти бактерии, характерный красновато-оранжевый цвет.

Нитрификаторы

Это бактерии, которые отвечают за окисление восстановленных неорганических соединений азота, таких как аммоний или аммиак, с целью превращения их в нитраты.

Их можно найти на земле, в пресной и соленой воде. Они полностью развиваются там, где наблюдается высокая скорость распада белка с последующим образованием аммиака.

Бактерии анаммокс

Это бактерии, которые анаэробно окисляют ион аммония и нитрит и образуют газообразный азот.

Различия между автотрофными и гетеротрофными бактериями

образ жизни

Все типы автотрофных бактерий (фотоавтотрофы и хемоавтотрофы) являются свободноживущими, и они разделяют их с фотогетеротрофами, в то время как хемогетеротрофам необходимо получать свои питательные вещества от паразитирующих организмов другого типа.

С другой стороны, хемоавтотрофные бактерии отличаются от хемогетеротрофов средой обитания, в которой они развиваются. Хемоавтотрофные бактерии часто живут в экстремальных условиях окружающей среды, где они окисляют неорганические элементы, токсичные для других микроорганизмов.

Напротив, хемогетеротрофные бактерии обычно живут внутри высших организмов.

Питание

Автотрофные бактерии используют неорганические вещества для синтеза органических соединений. Для жизни им нужна только вода, неорганические соли и углекислый газ.

В то время как гетеротрофные бактерии нуждаются для своего роста и развития в источнике углерода из уже полученных сложных органических соединений, таких как глюкоза.

Микроскопическое исследование

Подсчет автотрофных бактерий из некоторых экосистем может быть выполнен с помощью метода микроскопии, основанного на эпифлуоресценции.

Этот метод использует флуорохром, такой как примулин, и фильтры возбуждения для синего и ультрафиолетового света. Автотрофные бактерии отличаются от гетеротрофов тем, что окрашены в ярко-бело-голубой цвет, не маскируя автофлуоресценцию бактериохлорофилла, тогда как гетеротрофы не окрашиваются.

Производители болезней

Автотрофные бактерии являются сапрофитами и не вызывают заболеваний у людей, потому что им не нужно паразитировать на высших организмах, чтобы жить.

Напротив, бактерии, вызывающие инфекционные заболевания у людей, животных и растений, принадлежат к группе гетеротрофных бактерий, в частности хемогетеротрофов.

Примеры видов автотрофных бактерий

Кислородные фотоавтотрофы

В эту классификацию входят цианобактерии. Это единственные прокариотические клетки, которые осуществляют оксигенный фотосинтез.

Это водные бактерии, наиболее распространены родыПрохлорококк и Synechococcus. Оба являются частью морского пикопланктона.

Роды также известны Хроококцидиопсис, Осциллятория, Носток Y Гапалосифон.

Аноксигенные фотоавтотрофы

В эту классификацию входят:

— Несернистые пурпурные или красные бактерииRhodospirillum rubrum, Rhodobacter sphaeroides, Rhodomicrobium vannielii. Однако они также могут развиваться фотогетеротрофно.

  1. — Пурпурный или серно-красный: Chromatium winesum, Thiospirillum jenense, Thiopedia rosea.
  2. — Незернистая зелень: Chloroflexus и Chloronema.
  3. — Серная зелень: Chlorobium limicola, Prosthecochloris aestuarii, Pelodictyon clathratiforme.
  4. – Heliobacterium modesticaldum.

Хемоавтотрофы

Бесцветные серные бактерии

Примеры: Thiobacillus thiooxidans, Hydrogenovibrio crunogenus.

Азотные бактерии

Примеры: бактерии родов Нитросомонады, Нитрозококк, Нитробактер YНитрококк.

Железные бактерии

Примеры: Thiobacillus ferrooxidans, Actidithiobacillus ferrooxidans Y Leptospirilum ferroxidans.

Водородные бактерии

Они используют молекулярный водород для выполнения своих жизненных процессов. Пример Hydrogenbacteria.

Бактерии анаммокс

Примеры пресноводных штаммов:Brocadia, Kuenenia, Jettenia, Анаммоксоглобус.

Пример штамма соленой воды:Скалиндуа.

Ссылки

  1. Энао А., Комба Н., Альварадо Э., Сантамария Дж. Автотрофные и гетеротрофные бактерии, связанные с илистым морским снегом на рифах с континентальным стоком. Univ. Sci. 2015, 20 (1): 9-16.
  2. «Метаногенез».Википедия, свободная энциклопедия. 28 ноя 2018, 19:53 UTC. 5 мая 2019 г., 21:11, Доступно на: es.wikipedia.org.
  3. «Анаммокс».Википедия, свободная энциклопедия. 24 декабря 2016, 12:22 UTC. 5 мая 2019, 21:13, es.wikipedia.org
  4. Гастон Дж. Удаление сульфатов в анаэробно-аэробном реакторе с подвижным слоем. Диссертация на соискание степени магистра инженерной экологии. 2088, Инженерный институт УНАМ. Доступно на: ptolomeo.unam
  5. «Нитрифицирующие бактерии».Википедия, свободная энциклопедия. 16 ноя 2018, 15:13 UTC. 5 мая 2019, 22:21
  6. Корралес Л., Антолинес Д., Бохоркес Дж., Корредор А. Анаэробные бактерии: процессы, которые осуществляют и вносят вклад в устойчивость жизни на планете. НЕ СОБИРАЕТСЯ. 2015; 13 (23): 55-81. Доступно на: scielo.org.
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector