Bakterien ist ein Begriff, der jedem bekannt ist. Käse- und Joghurtbeschaffung, Antibiotika, Abwasserbehandlung – all das ermöglichen einzellige Bakterien. Lernen wir sie besser kennen.
Wer sind Bakterien?
Vertreter dieses Reiches der Tierwelt sind die einzige Gruppe von Prokaryoten - Organismen, deren Zellen keinen Zellkern haben. Dies bedeutet jedoch nicht, dass sie überhaupt keine Erbinformationen enth alten. DNA-Moleküle liegen frei im Zytoplasma der Zelle vor und sind nicht von einer Membran umgeben.
Da sie mikroskopisch klein sind - bis zu 20 Mikron, werden Bakterien von der Wissenschaft der Mikrobiologie untersucht. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Prokaryoten einzellig sein oder sich in Kolonien zusammenschließen können. Sie haben eine ziemlich primitive Struktur. Neben dem Kern fehlen Bakterien alle Arten von Plastiden, der Golgi-Komplex, EPS, Lysosomen und Mitochondrien. Trotzdem ist die Bakterienzelle in der Lage, die wichtigsten Lebensprozesse durchzuführen: anaerobe Atmung ohne Sauerstoffverbrauch, heterotrophe und autotrophe Ernährung, asexuelle Fortpflanzung und Zystenbildung unter widrigen Bedingungen. Bedingungen.
Bakterienklassen
Die Klassifizierung basiert auf verschiedenen Merkmalen. Eine davon ist die Form der Zellen. Vibrionen haben also die Form eines Kommas, Kokken - eine abgerundete Form. Spiralen haben eine Spiralform und Bazillen haben eine stäbchenförmige Form.
Außerdem werden Bakterien in Abhängigkeit von den strukturellen Merkmalen der Zelle in Gruppen zusammengefasst. Die echten sind in der Lage, eine Schleimkapsel um ihre eigene Zelle zu bilden und sind mit Geißeln ausgestattet.
Cyanobakterien oder Blaualgen sind zur Photosynthese befähigt und gehören zusammen mit Pilzen zu den Flechten.
Viele Arten von Bakterien sind zur Symbiose fähig - ein für beide Seiten vorteilhaftes Zusammenleben von Organismen. Stickstofffixierer setzen sich an den Wurzeln von Hülsenfrüchten und anderen Pflanzen ab und bilden Knötchen. Es ist leicht zu erraten, welche Funktion Knötchenbakterien erfüllen. Sie wandeln den für die Pflanzenentwicklung so wichtigen Luftstickstoff um.
Essensmethoden
Prokaryoten sind eine Gruppe von Organismen, die Zugang zu allen Arten von Nahrung haben. So ernähren sich grüne und violette Bakterien aufgrund von Sonnenenergie autotroph. Aufgrund des Vorhandenseins von Plastiden können sie in verschiedenen Farben bem alt werden, enth alten jedoch zwangsläufig Chlorophyll. Bakterielle und pflanzliche Photosynthese sind grundlegend verschieden. Bei Bakterien ist Wasser kein essentielles Reagenz. Der Elektronendonor kann Wasserstoff oder Schwefelwasserstoff sein, sodass während dieses Prozesses kein Sauerstoff freigesetzt wird.
Eine große Bakteriengruppe ernährt sich heterotroph, also von vorgefertigten organischen Substanzen. Solche Organismen nutzen die Überreste toter Organismen als Nahrung undihre Lebensprodukte. Fäulnis- und Fermentationsbakterien sind in der Lage, alle bekannten organischen Substanzen zu zersetzen. Solche Organismen werden auch Saprotrophe genannt.
Einige Pflanzenbakterien können Symbiose mit anderen Organismen eingehen: zusammen mit Pilzen sind sie Teil von Flechten, stickstofffixierende Knöllchenbakterien koexistieren zum gegenseitigen Nutzen mit den Wurzeln von Leguminosen.
Chemotrophe
Chemotrophe sind eine weitere Lebensmittelgruppe. Dies ist eine Art autotrophe Ernährung, bei der anstelle von Sonnenenergie die Energie chemischer Bindungen verschiedener Substanzen genutzt wird. Stickstofffixierende Bakterien sind ein solcher Organismus. Sie oxidieren einige anorganische Verbindungen und versorgen sich dabei mit der nötigen Menge an Energie.
Stickstofffixierende Bakterien: Lebensraum
Mikroorganismen, die Stickstoffverbindungen umwandeln können, ernähren sich ebenfalls auf ähnliche Weise. Sie werden stickstofffixierende Bakterien genannt. Trotz der Tatsache, dass Bakterien überall leben, ist der Lebensraum dieser speziellen Art der Boden, oder besser gesagt die Wurzeln von Hülsenfrüchten.
Gebäude
Welche Funktion haben Knötchenbakterien? Das liegt an ihrer Struktur. Stickstofffixierende Bakterien sind mit bloßem Auge gut sichtbar. Sie setzen sich an den Wurzeln von Hülsenfrüchten und Getreide fest und dringen in die Pflanze ein. Dabei bilden sich Verdickungen, in denen der Stoffwechsel stattfindet.
Dazu sei gesagt, dass stickstofffixierende Bakterien zur Gruppe der Mutualisten gehören. Ihre Koexistenz mit anderen Organismen ist für beide Seiten vorteilhaft. BEIMWährend der Photosynthese synthetisiert die Pflanze Kohlenhydrat-Glukose, die für Lebensprozesse notwendig ist. Bakterien sind zu einem solchen Prozess nicht in der Lage, daher werden fertige Zucker aus Hülsenfrüchten gewonnen.
Pflanzen brauchen Stickstoff zum Leben. Es gibt ziemlich viele dieser Substanz in der Natur. Beispielsweise beträgt der Stickstoffgeh alt in der Luft 78 %. In diesem Zustand können Pflanzen diesen Stoff jedoch nicht aufnehmen. Stickstofffixierende Bakterien nehmen Luftstickstoff auf und wandeln ihn in eine für Pflanzen geeignete Form um.
Leistung
Welche Funktion stickstofffixierende Bakterien haben, zeigt das Beispiel des chemotrophen Bakteriums Azospirillum. Dieser Organismus lebt auf den Wurzeln von Getreide: Gerste oder Weizen. Es wird zu Recht als führend unter den Stickstoffproduzenten bezeichnet. Auf einem Hektar Land kann er bis zu 60 kg dieses Elements abgeben.
Stickstofffixierende Bakterien von Leguminosen wie Rhizobitums, Sinorhizobien und andere sind ebenfalls gute „Arbeiter“. Sie sind in der Lage, einen Hektar Land mit bis zu 390 kg schwerem Stickstoff anzureichern. Ausdauernde Leguminosen beherbergen Stickstoffbildungsgewinner, deren Produktivität bis zu 560 kg pro Hektar Ackerland erreicht.
Lebensprozesse
Alle stickstofffixierenden Bakterien nach den Merkmalen von Lebensprozessen lassen sich in zwei Gruppen zusammenfassen. Die erste Gruppe ist nitrifizierend. Das Wesen des Stoffwechsels ist in diesem Fall eine Kette chemischer Umwandlungen. Ammonium oder Ammoniak wird in Nitrite umgewandelt - Salze der Salpetersäure. Nitrite wiederum werden in Nitrate umgewandelt,sind auch Salze dieser Verbindung. In Form von Nitraten wird Stickstoff vom Wurzelsystem der Pflanzen besser aufgenommen.
Die zweite Gruppe heißt Denitrifizierer. Sie vollziehen den umgekehrten Prozess: Die im Boden enth altenen Nitrate werden in gasförmigen Stickstoff umgewandelt. So findet der Stickstoffkreislauf in der Natur statt.
Zu den Lebensvorgängen gehört auch der Fortpflanzungsvorgang. Es entsteht durch Zellteilung in zwei. Viel seltener - durch Knospen. Charakteristisch für Bakterien und den sexuellen Prozess, der als Konjugation bezeichnet wird. In diesem Fall findet der Austausch genetischer Informationen statt.
Da das Wurzelsystem viele wertvolle Stoffe freisetzt, siedeln sich viele Bakterien darauf an. Sie wandeln Pflanzenreste in Stoffe um, die Pflanzen aufnehmen können. Dadurch erhält die umgebende Bodenschicht bestimmte Eigenschaften. Sie wird Rhizosphäre genannt.
Eintrittswege für Bakterien in die Wurzel
Es gibt mehrere Möglichkeiten, Bakterienzellen in das Gewebe des Wurzelsystems einzubringen. Dies kann aufgrund einer Schädigung des Hautgewebes oder an Stellen auftreten, an denen die Wurzelzellen jung sind. Die Wurzelhaarzone ist auch ein Weg für Chemotrophe, um in die Pflanze einzudringen. Außerdem infizieren sich die Wurzelhaare und durch die aktive Teilung von Bakterienzellen bilden sich Knötchen. Die eindringenden Zellen bilden infektiöse Fäden, die den Prozess des Eindringens in Pflanzengewebe fortsetzen. Mit Hilfe eines Leitsystems werden Bakterienknötchen mit der Wurzel verbunden. Im Laufe der Zeit taucht in ihnen eine besondere Substanz auf -Legoglobin.
Zum Zeitpunkt der Manifestation der optimalen Aktivität nehmen die Knötchen eine rosa Farbe an (aufgrund des Legoglobinpigments). Nur legoglobinh altige Bakterien können Stickstoff fixieren.
Die Bedeutung von Chemotrophen
Die Leute haben schon lange bemerkt, dass die Ernte an diesem Ort besser ist, wenn Sie Hülsenfrüchte mit Erde ausgraben. Tatsächlich liegt die Essenz nicht im Prozess des Pflügens. Dieser Boden ist stärker mit Stickstoff angereichert, der für das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen so wichtig ist.
Wenn das Blatt als Sauerstofffabrik bezeichnet wird, dann können stickstofffixierende Bakterien zu Recht als Nitratfabrik bezeichnet werden.
Schon im 19. Jahrhundert machten Wissenschaftler auf die erstaunlichen Fähigkeiten von Hülsenfrüchten aufmerksam. Aus Mangel an Wissen wurden sie nur Pflanzen zugeschrieben und nicht mit anderen Organismen in Verbindung gebracht. Es wurde vermutet, dass Blätter atmosphärischen Stickstoff binden können. Während der Experimente wurde festgestellt, dass Hülsenfrüchte, die im Wasser wuchsen, diese Fähigkeit verlieren. Seit mehr als 15 Jahren ist diese Frage ein Rätsel geblieben. Niemand ahnte, dass all dies von stickstofffixierenden Bakterien durchgeführt wurde, deren Lebensraum nicht untersucht worden war. Es stellte sich heraus, dass die Sache in der Symbiose von Organismen liegt. Nur gemeinsam können Hülsenfrüchte und Bakterien Nitrate für Pflanzen produzieren.
Nun haben Wissenschaftler mehr als 200 Pflanzen identifiziert, die nicht zur Familie der Leguminosen gehören, aber in der Lage sind, eine Symbiose mit stickstofffixierenden Bakterien einzugehen. Auch Kartoffeln, Sorghum, Weizen haben wertvolle Eigenschaften.
