Bakterijos yra visiems pažįstama sąvoka. Gauti sūrį ir jogurtą, antibiotikus, nuotekų valymą – visa tai leidžia vienaląsčiai bakteriniai organizmai. Susipažinkime su jais geriau.
Kas yra bakterijos?
Šios laukinės gamtos karalystės atstovai yra vienintelė prokariotų grupė – organizmai, kurių ląstelėse trūksta branduolio. Bet tai nereiškia, kad juose apskritai nėra paveldimos informacijos. DNR molekulės yra laisvos ląstelės citoplazmoje ir nėra apsuptos membranos.
Kadangi jų dydžiai yra mikroskopiniai – iki 20 mikronų, bakterijas tiria mikrobiologijos mokslas. Mokslininkai nustatė, kad prokariotai gali būti vienaląsčiai arba susijungti į kolonijas. Jie turi gana primityvią struktūrą. Be branduolio, bakterijoms trūksta visų tipų plastidų, Golgi komplekso, EPS, lizosomų ir mitochondrijų. Tačiau nepaisant to, bakterijos ląstelė gali vykdyti svarbiausius gyvybės procesus: anaerobinį kvėpavimą nenaudojant deguonies, heterotrofinę ir autotrofinę mitybą, nelytinį dauginimąsi ir cistų susidarymą nepalankiomis sąlygomis.sąlygos.
Bakterijų klasės
Klasifikacija pagrįsta įvairiomis savybėmis. Vienas iš jų yra ląstelių forma. Taigi, vibrionai turi kablelio formą, kokiai - apvalią formą. Spiralės yra spiralės formos, o bacilos – lazdelės formos.
Be to, bakterijos sujungiamos į grupes, priklausomai nuo ląstelės struktūrinių ypatybių. Tikrieji gali suformuoti gleivinę kapsulę aplink savo ląstelę ir yra aprūpinti žvyneliais.
Cyanobakterijos arba melsvadumbliai gali fotosintezuoti ir kartu su grybais yra kerpių dalis.
Daugelis bakterijų rūšių sugeba simbiozę – abipusiai naudingą organizmų sugyvenimą. Azoto fiksatoriai nusėda ant ankštinių ir kitų augalų šaknų, formuodami mazgelius. Nesunku atspėti, kokią funkciją atlieka mazginės bakterijos. Jie paverčia atmosferos azotą, kuris taip reikalingas augalams vystytis.
Valgymo metodai
Prokariotai yra organizmų grupė, kuri turi prieigą prie visų rūšių maisto. Taigi, žalios ir violetinės bakterijos maitinasi autotrofiškai dėl saulės energijos. Dėl plastidų buvimo jie gali būti dažomi skirtingomis spalvomis, tačiau juose būtinai yra chlorofilo. Bakterijų ir augalų fotosintezė iš esmės skiriasi. Bakterijose vanduo nėra esminis reagentas. Elektronų donoras gali būti vandenilis arba vandenilio sulfidas, todėl šio proceso metu deguonis neišsiskiria.
Didelė bakterijų grupė maitinasi heterotrofiškai, tai yra paruoštomis organinėmis medžiagomis. Tokie organizmai negyvų organizmų liekanas naudoja maistui irjų gyvybės produktai. Skilimo ir rūgimo bakterijos gali suskaidyti visas žinomas organines medžiagas. Tokie organizmai dar vadinami saprotrofais.
Kai kurios augalų bakterijos gali sudaryti simbiozę su kitais organizmais: kartu su grybais jos yra kerpių dalis, azotą fiksuojančios gumbelinės bakterijos abipusiai naudingos egzistuoja kartu su ankštinių augalų šaknimis.
Chemotrofai
Chemotrofai yra kita maisto grupė. Tai savotiška autotrofinė mityba, kurios metu vietoj saulės energijos naudojama įvairių medžiagų cheminių ryšių energija. Vienas iš tokių organizmų yra azotą fiksuojančios bakterijos. Jie oksiduoja kai kuriuos neorganinius junginius ir kartu aprūpina save reikiamu energijos kiekiu.
Azotą fiksuojančios bakterijos: buveinė
Mikroorganizmai, galintys paversti azoto junginius, taip pat maitinasi panašiai. Jos vadinamos azotą fiksuojančiomis bakterijomis. Nepaisant to, kad bakterijos gyvena visur, šios konkrečios rūšies buveinė yra dirvožemis, tiksliau – ankštinių augalų šaknys.
Pastatas
Kokia yra mazgelių bakterijų funkcija? Taip yra dėl jų struktūros. Azotą fiksuojančios bakterijos aiškiai matomos plika akimi. Nusistoję ant ankštinių augalų ir javų šaknų, jie prasiskverbia į augalą. Tokiu atveju susidaro sustorėjimai, kurių viduje vyksta medžiagų apykaita.
Reikėtų pasakyti, kad azotą fiksuojančios bakterijos priklauso savitarpininkų grupei. Jų sambūvis su kitais organizmais yra abipusiai naudingas. ATFotosintezės metu augalas sintezuoja angliavandenių gliukozę, reikalingą gyvybės procesams. Bakterijos nepajėgios tokio proceso, todėl paruoštas cukrus gaunamas iš ankštinių augalų.
Augalams gyventi reikia azoto. Gamtoje šios medžiagos yra gana daug. Pavyzdžiui, azoto kiekis ore yra 78%. Tačiau tokioje būsenoje augalai negali įsisavinti šios medžiagos. Azotą fiksuojančios bakterijos sugeria atmosferos azotą ir paverčia jį augalams tinkama forma.
Performansas
Kokią funkciją atlieka azotą fiksuojančios bakterijos, galima pamatyti chemotrofinės bakterijos azospirillum pavyzdyje. Šis organizmas gyvena ant javų šaknų: miežių ar kviečių. Jis teisingai vadinamas lyderiu tarp azoto gamintojų. Iš hektaro žemės jis gali atiduoti iki 60 kg šio elemento.
Geros „darbuotojos“yra ir azotą fiksuojančios ankštinių augalų bakterijos, tokios kaip rizobitai, sinorhizobijos ir kitos. Jie sugeba iki 390 kg sveriančiu azotu praturtinti hektarą žemės. Daugiamečiai ankštiniai augalai yra azoto formavimosi nugalėtojų namai, kurių produktyvumas siekia iki 560 kg ariamos žemės hektare.
Gyvenimo procesai
Visos azotą fiksuojančios bakterijos pagal gyvybės procesų ypatybes gali būti sujungtos į dvi grupes. Pirmoji grupė yra nitrifikuojanti. Metabolizmo esmė šiuo atveju yra cheminių virsmų grandinė. Amonis, arba amoniakas, paverčiamas nitritais – azoto rūgšties druskomis. Nitritai savo ruožtu paverčiami nitratais,taip pat yra šio junginio druskos. Nitratų pavidalu azotą geriau pasisavina augalų šaknų sistema.
Antra grupė vadinama denitrifikatoriais. Jie atlieka atvirkštinį procesą: dirvožemyje esantys nitratai paverčiami dujiniu azotu. Taip gamtoje vyksta azoto ciklas.
Gyvybės procesai apima ir dauginimosi procesą. Tai atsiranda ląstelių dalijimosi į dvi dalis. Daug rečiau – pumpuruojant. Būdinga bakterijoms ir lytiniam procesui, kuris vadinamas konjugacija. Tokiu atveju vyksta apsikeitimas genetine informacija.
Kadangi šaknų sistema išskiria daug vertingų medžiagų, ant jos apsigyvena daug bakterijų. Jie augalų liekanas paverčia medžiagomis, kurias augalai gali pasisavinti. Dėl to dirvožemio sluoksnis aplinkui įgyja tam tikrų savybių. Ji vadinama rizosfera.
Keliai bakterijoms patekti į šaknį
Yra keletas būdų, kaip bakterijų ląsteles įnešti į šaknų sistemos audinius. Tai gali atsirasti dėl pažeistų audinių arba tose vietose, kur šaknų ląstelės yra jaunos. Šaknų plaukų zona taip pat yra chemotrofų patekimo į augalą kelias. Be to, šaknų plaukeliai užsikrečia ir dėl aktyvaus bakterijų ląstelių dalijimosi susidaro mazgeliai. Invazinės ląstelės sudaro infekcinius siūlus, kurie tęsia prasiskverbimo į augalų audinius procesą. Laidžios sistemos pagalba bakterijų mazgeliai sujungiami su šaknimi. Laikui bėgant juose atsiranda speciali medžiaga -legoglobinas.
Iki optimalaus aktyvumo pasireiškimo mazgeliai įgauna rausvą spalvą (dėl legoglobino pigmento). Azotą gali fiksuoti tik tos bakterijos, kuriose yra legoglobino.
Chemotrofų svarba
Žmonės jau seniai pastebėjo, kad ankštinius augalus atkasus su žeme, derlius šioje vietoje bus geresnis. Tiesą sakant, esmė nėra arimo procese. Toks dirvožemis yra labiau praturtintas azotu, kuris taip reikalingas augalų augimui ir vystymuisi.
Jei lapelis vadinamas deguonies fabriku, tai azotą fiksuojančios bakterijos pagrįstai gali būti vadinamos nitratų gamykla.
Dar XIX amžiuje mokslininkai atkreipė dėmesį į nuostabius ankštinių augalų sugebėjimus. Dėl žinių stokos jie buvo priskirti tik augalams, o ne siejami su kitais organizmais. Buvo pasiūlyta, kad lapai gali fiksuoti atmosferos azotą. Eksperimentų metu buvo nustatyta, kad ankštiniai augalai, augę vandenyje, praranda šį gebėjimą. Daugiau nei 15 metų šis klausimas išliko paslaptimi. Niekas nenumanė, kad visa tai vykdė azotą fiksuojančios bakterijos, kurių buveinė nebuvo ištirta. Paaiškėjo, kad reikalas yra organizmų simbiozėje. Tik kartu ankštiniai augalai ir bakterijos gali gaminti nitratus augalams.
Dabar mokslininkai nustatė daugiau nei 200 augalų, kurie nepriklauso ankštinių augalų šeimai, tačiau gali sudaryti simbiozę su azotą fiksuojančiomis bakterijomis. Bulvės, sorgai, kviečiai taip pat turi vertingų savybių.
