Wie sind die Lebensprozesse von Bakterien, die verschiedene Substanzen chemosynthetisieren, organisiert und durchgeführt? Um diese Fragen zu beantworten, müssen Sie eine Reihe biologischer Konzepte verstehen.
Charakteristische Merkmale von Bakterien
Lassen Sie uns zuerst herausfinden, wer die Bakterien sind. Dies ist das ganze Reich der Tierwelt. Sie sind einzellige Organismen von mikroskopischer Größe, denen ein Zellkern fehlt. Das heißt aber nicht, dass Bakterien generell keine Strukturen besitzen, die für die Übertragung von Erbinformationen zuständig sind. Es hat nur eine primitivere Organisation. Dies sind ringförmige DNA-Moleküle, die in einem bestimmten Teil des Zytoplasmas, dem sogenannten Nukleoid, konzentriert sind.
Die Essenz der autotrophen Ernährung
Chemosynthetische Bakterien, von denen Beispiele in unserem Artikel diskutiert werden, produzieren selbstständig organische Substanzen. Sie sind autotroph, wie Pflanzen. Letztere nutzen dafür jedoch die Energie des Sonnenlichts. Das Vorhandensein grüner Plastiden von Chloroplasten ermöglicht es ihnen, den Prozess der Photosynthese durchzuführen. Seine Essenz liegt in der Bildung von Glukose aus Kohlenhydratenanorganische Substanzen - Wasser und Kohlendioxid. Ein weiteres Produkt dieser chemischen Reaktion ist Sauerstoff. Bakterien sind auch Autotrophe. Aber sie brauchen kein Sonnenlicht, um Energie zu gewinnen. Sie führen einen anderen Prozess durch - Chemosynthese.
Was ist Chemosynthese
Chemosynthese ist der Prozess der Bildung organischer Substanzen aufgrund des Auftretens von Redoxreaktionen. Sie wird in der Natur nur von Prokaryoten durchgeführt. Chemosynthetische Bakterien können Schwefel-, Stickstoff- und Eisenverbindungen verwenden, um organische Substanzen zu synthetisieren. Dadurch wird Energie freigesetzt, die zunächst in ATP-Bindungen gespeichert wird und dann von Bakterienzellen genutzt werden kann.
Chemosynthetische Bakterien: Lebensraum
Da das Leben von Chemotrophen nicht von der Anwesenheit von Sonnenlicht abhängt, ist ihr Verbreitungsgebiet ziemlich weit. Beispielsweise können Schwefelbakterien in großen Tiefen leben und dort manchmal die einzigen Vertreter von Lebewesen sein. Der Lebensraum dieser Prokaryoten sind meistens Böden, Abwässer und Substrate, die reich an bestimmten chemischen Verbindungen sind.
Eisenbakterien
Chemosynthetische Bakterien beinh alten Prokaryoten, die die Zusammensetzung von Eisenverbindungen verändern. Sie wurden 1950 von dem herausragenden russischen Mikrobiologen Sergei Nikolaevich Vinogradsky entdeckt. Diese Art von Bakterien ändert während der Oxidationsreaktion den Oxidationszustand von Eisen und macht es dreiwertig. Sie leben in Süß- und Salzwasser. In der Natur vollziehen sie den Eisenkreislaufin der Natur und in der Industrie zur Herstellung von reinem Kupfer verwendet. Diese Art von Bakterien gehört ebenfalls zu den Lithoautotrophen, die in der Lage sind, einige Elemente ihrer Zellen aus Kohlensäure zu synthetisieren.
Schwefelbakterien
Bakterien, chemosynthetisierende Substanzen aus Schwefelverbindungen, können separat am Grund von Gewässern existieren oder eine Symbiose mit Mollusken und wirbellosen Meerestieren bilden. Sie nutzen Schwefelwasserstoff, Sulfide, Thionsäuren oder molekularen Schwefel als Oxidationsquelle. Diese Art von Bakterien war das Hauptobjekt bei der Entdeckung und Untersuchung des Prozesses der Chemosynthese. Zu dieser Gruppe von Prokaryoten gehören auch einige phototrophe Prokaryoten. Zum Beispiel violette oder grüne Schwefelbakterien.
Nitrifizierende Bakterien
Nitrifizierende Bakterien siedeln sich an den Wurzeln von Hülsenfrüchten an. Chemosynthetische Prokaryonten dieser Gruppe oxidieren Ammoniak zu Salpetersäure. Diese Reaktion erfolgt in mehreren Stufen unter Bildung von Zwischenprodukten. Es gibt auch stickstofffixierende Bakterien im Boden. Sie leben an den Wurzeln von Hülsenfrüchten. Sie dringen in das Gewebe des unterirdischen Organs ein und bilden charakteristische Verdickungen. Innerhalb solcher Formationen wird eine günstige Umgebung für den Ablauf der Chemosynthese geschaffen. Die Symbiose von Pflanzen mit Knöllchenbakterien ist für beide Seiten vorteilhaft. Die ersten versorgen Prokaryoten mit organischem Material, das während der Photosynthese gewonnen wird. Bakterien hingegen sind in der Lage, Luftstickstoff zu fixieren und in eine zugängliche Form umzuwandelnPflanzen.
Warum ist dieser Prozess so wichtig? Tatsächlich ist die Stickstoffkonzentration in der Atmosphäre ziemlich hoch und beträgt 78 %. Aber in dieser Form können Pflanzen diesen Stoff nicht aufnehmen. Pflanzen brauchen Stickstoff für die Wurzelentwicklung. In dieser Situation kommen Knötchenbakterien zur Hilfe, die es in eine Nitrat- und Ammoniumform umwandeln.
Thion-Bakterien
Thion-Prokaryoten sind auch chemosynthetische Bakterien. Ihre Energiequelle sind verschiedene Schwefelverbindungen. Diese Art von Bakterien reduziert sie zu Schwefelsäure. Diese Reaktion wird von einer deutlichen Abnahme des pH-Werts des Mediums begleitet. Thionische Bakterien gehören zur Gruppe der Acidophilen. Dazu gehören Organismen, die unter Bedingungen mit hohem Säuregeh alt überleben können. Solche Bedingungen sind typisch für Sümpfe. Zusammen mit den Thianaceae besteht diese Gruppe aus Milch- und Essigsäurebakterien, Flagellaten und Rädertierchen.
Wasserstoffbakterien
Diese Arten von Prokaryoten sind Bodenbewohner. Sie oxidieren molekularen Wasserstoff unter Freisetzung von Energie zu Wasser. Auch solche Bakterien gehören zur Gruppe der Thermophilen. Das bedeutet, dass sie bei hohen Temperaturen überleben können, die 50 Grad Celsius erreichen können. Diese Fähigkeit von Wasserstoffbakterien beruht auf der Tatsache, dass sie spezielle Enzyme absondern, die auch unter solchen Bedingungen funktionieren.
Rollechemosynthetische Bakterien
Chemotrophe spielen eine wichtige Rolle in den komplexen Umwandlungs- und Zirkulationsvorgängen der entsprechenden Chemikalien in der Natur. Da Schwefelwasserstoff und Ammoniak ziemlich giftige Substanzen sind, müssen sie neutralisiert werden. Dies wird auch von chemotrophen Bakterien durchgeführt. Im Zuge chemischer Umwandlungen werden Stoffe gebildet, die für andere Organismen notwendig sind, was ihr normales Wachstum und ihre normale Entwicklung ermöglicht. Durch die Aktivität von Chemotrophen entstehen große Vorkommen an Eisen- und Manganerzen am Meeresgrund und in Sümpfen. Nämlich Eisenbakterien.
Der Mensch hat gelernt, die einzigartigen Eigenschaften von Chemotrophen für seine Aktivitäten zu nutzen. Mithilfe von Schwefelbakterien reinigen sie zum Beispiel Abwässer von Schwefelwasserstoff, schützen Metall- und Betonrohre vor Korrosion und Böden vor Versauerung.
Chemosynthetische Bakterien sind also spezielle Prokaryoten, die in der Lage sind, entsprechende chemische Reaktionen unter anaeroben Bedingungen durchzuführen. Diese Organismen oxidieren Substanzen. Die dabei freigesetzte Energie wird zunächst in ATP-Bindungen gespeichert und dann zur Durchführung von Lebensvorgängen genutzt. Die wichtigsten sind eisen-, schwefel- und stickstofffixierende Bakterien. Sie leben sowohl im Wasser als auch im Boden. Chemotrophe sind ein unverzichtbares Glied im Stoffkreislauf, versorgen lebende Organismen mit den notwendigen Stoffen und werden vom Menschen in großem Umfang für seine wirtschaftlichen und industriellen Aktivitäten genutzt.
