Bakterie - koncepcja znana wszystkim. Dostawanie sera i jogurtu, antybiotyki, oczyszczanie ścieków - wszystko to umożliwia jednokomórkowe organizmy bakteryjne. Poznaj je lepiej.
Przedstawiciele tego królestwa dzikiej przyrodysą jedyną grupą prokariotów - organizmów, których komórkom brakuje jądra. Ale to nie znaczy, że w ogóle nie zawierają informacji dziedzicznych. Cząsteczki DNA są swobodnie zlokalizowane w cytoplazmie komórki i nie są otoczone powłoką.
Ponieważ ich rozmiary są mikroskopijne - do 20mikronów, bakterie są badane przez mikrobiologię. Naukowcy odkryli, że prokariota mogą być jednokomórkowe lub tworzyć kolonie. Mają dość prymitywną strukturę. Oprócz jądra bakterie pozbawione są wszelkiego rodzaju plastydów, kompleksu Golgiego, EPS, lizosomów i mitochondriów. Ale mimo to komórka bakteryjna jest zdolna do przeprowadzania najważniejszych procesów życiowych: oddychania beztlenowego bez użycia tlenu, odżywiania heterotroficznego i autotroficznego, rozmnażania bezpłciowego i tworzenia cyst podczas doświadczania niesprzyjających warunków.
Klasyfikacja opiera się na różnych cechach. Jednym z nich jest kształt komórek. Wibratory mają więc formę przecinka, kokcy mają zaokrąglony kształt. Spirillae mają kształt spirali, a pałeczki mają kształt pręta.
Ponadto bakterie łączy się w grupy w zależności od cech struktury komórki. Prawdziwi potrafią uformować śliską otoczkę wokół własnych komórek i są wyposażeni w wici.
Sinice, czyli sinice, są zdolne do fotosyntezy i wraz z grzybami wchodzą w skład porostów.
Wiele rodzajów bakterii jest zdolnych do symbiozy -wzajemnie korzystne współistnienie organizmów. Utrwalacze azotu osadzają się na korzeniach roślin strączkowych i innych roślin, tworząc guzki. Łatwo zgadnąć, jaką funkcję pełnią bakterie brodawkowe. Przetwarzają azot atmosferyczny, tak niezbędny do rozwoju roślin.
Prokariota to grupa organizmów, którewszystkie posiłki są dostępne. Tak więc zielone i fioletowe bakterie żywią się autotroficznie dzięki energii słonecznej. Ze względu na obecność plastydów mogą być barwione na różne kolory, ale koniecznie zawierają chlorofil. Fotosynteza bakteryjna i roślinna znacznie się różnią. W bakteriach woda nie jest niezbędnym odczynnikiem. Wodór lub siarkowodór mogą służyć jako donor elektronów, więc tlen nie jest uwalniany podczas tego procesu.
Duża grupa bakterii żywi się heterotroficznie, tj.e. przez gotowe substancje organiczne. Takie organizmy wykorzystują szczątki martwych organizmów i ich produkty przemiany materii do odżywiania. Bakterie gnilne i fermentacyjne są zdolne do rozkładu całej znanej materii organicznej. Takie organizmy są również nazywane saprotrofami.
Mogą tworzyć się niektóre bakterie roślinnesymbioza z innymi organizmami: wraz z grzybami wchodzą w skład porostów, bakterie brodawkowe wiążące azot współistnieją z korzeniami roślin strączkowych.
Kolejną grupą według rodzaju żywności sąchemotrofy. Jest to rodzaj żywienia autotroficznego, podczas którego zamiast energii słonecznej wykorzystuje się energię wiązań chemicznych różnych substancji. Do takich organizmów należą bakterie wiążące azot. Utleniają niektóre związki nieorganiczne, zapewniając sobie jednocześnie niezbędną ilość energii.
Mikroorganizmy żywią się w ten sam sposób,zdolny do konwersji związków azotu. Nazywane są bakteriami wiążącymi azot. Pomimo tego, że bakterie żyją wszędzie, siedliskiem tego konkretnego gatunku jest gleba. Dokładniej, korzenie roślin strączkowych.
Jaką funkcję pełnią bakterie brodawek korzeniowych?Wynika to z ich struktury. Bakterie wiążące azot są wyraźnie widoczne gołym okiem. Osadzając się na korzeniach roślin strączkowych i zbóż, wnikają w roślinę. W tym przypadku powstają zgrubienia, wewnątrz których odbywa się metabolizm.
Należy powiedzieć, że bakterie wiążące azotnależą do grupy mutualistów. Ich współistnienie z innymi organizmami jest wzajemnie korzystne. Podczas fotosyntezy roślina syntetyzuje glukozę węglowodanową, niezbędną do procesów życiowych. Bakterie nie są zdolne do tego procesu, więc z roślin strączkowych otrzymuje się gotowe cukry.
Rośliny potrzebują azotu do życia.W przyrodzie występuje dość duża ilość tej substancji. Na przykład zawartość azotu w powietrzu wynosi 78%. Jednak w tym stanie rośliny nie są w stanie wchłonąć tej substancji. Bakterie wiążące azot przyswajają azot atmosferyczny i przekształcają go w formę odpowiednią dla roślin.
Jaka jest funkcja bakterii wiążących azot,widać na przykładzie chemotroficznej bakterii azospirillum. Ten organizm żyje na korzeniach zbóż: jęczmienia lub pszenicy. Jest słusznie nazywany liderem wśród producentów azotu. Jest w stanie oddać do 60 kg tego pierwiastka na hektar ziemi.
Rośliny strączkowe wiążące azot, takie jakryzobity, sinorizobium i inne są również dobrymi „pracownikami”. Są w stanie wzbogacić hektar ziemi azotem o wadze do 390 kg. Wieloletnie rośliny strączkowe są domem zwycięzców formowania się azotu, których wydajność dochodzi do 560 kg na hektar użytków rolnych.
Wszystkie bakterie wiążące azot według cechprocesy życiowe można łączyć w dwie grupy. Pierwsza grupa to nitryfikacja. Istotą metabolizmu w tym przypadku jest łańcuch przemian chemicznych. Amon lub amoniak przekształca się w azotyny - sole kwasu azotowego. Z kolei azotyny są przekształcane w azotany, które są również solami tego związku. Azot w postaci azotanów jest lepiej wchłaniany przez system korzeniowy roślin.
Druga grupa to denitryfikatory. Przeprowadzają odwrotny proces: azotany zawarte w glebie zamieniają się w gazowy azot. Tak więc cykl azotowy zachodzi w przyrodzie.
Procesy życiowe obejmują również:proces hodowlany. Dzieje się to poprzez podzielenie komórek na dwie części. Znacznie rzadziej - pączkując. Proces seksualny zwany koniugacją jest również charakterystyczny dla bakterii. W tym przypadku następuje wymiana informacji genetycznych.
Ponieważ system root uwalnia wiele cennychsubstancje, bakterie osadzają się na niej dużo. Zamieniają resztki roślinne w substancje, które rośliny mogą wchłonąć. W rezultacie warstwa gleby wokół niej nabiera określonych właściwości. Nazywa się to ryzosferą.
Istnieje kilka sposobów na wdrożeniekomórki bakteryjne w tkance systemu korzeniowego. Może to nastąpić z powodu uszkodzenia tkanek powłokowych lub w miejscach, w których komórki korzenia są młode. Strefa włośników jest również ścieżką przenikania chemotrofów do rośliny. Ponadto w wyniku aktywnego podziału komórek bakteryjnych dochodzi do zakażenia włośników i powstawania guzków. Zaatakowane komórki tworzą zakaźne nici, które kontynuują proces penetracji do tkanek roślinnych. Guzki bakteryjne są połączone z korzeniem za pomocą systemu przewodzącego. Z czasem pojawia się w nich specjalna substancja - leghemoglobina.
Do czasu manifestacji optymalnej aktywności guzki nabierają różowego koloru (z powodu pigmentu leghemoglobiny). Tylko te bakterie, które zawierają leghemoglobinę, są zdolne do wiązania azotu.
Ludzie już dawno zauważyli, że jeśli wykopie się rośliny strączkowerośliny z glebą, zbiory w tym miejscu będą lepsze. Tak naprawdę nie chodzi o proces orki. Taka gleba jest bardziej wzbogacona w azot, który jest tak niezbędny do wzrostu i rozwoju roślin.
Jeśli liść nazywa się fabryką tlenu, to bakterie wiążące azot można słusznie nazwać fabryką azotanów.
Już w XIX wieku naukowcy zwrócili uwagę naniesamowite zdolności roślin strączkowych. Z braku wiedzy przypisywano je tylko roślinom i nie kojarzono z innymi organizmami. Sugerowano, że liście mogą wiązać azot atmosferyczny. W trakcie eksperymentów stwierdzono, że rośliny strączkowe rosnące w wodzie tracą tę zdolność. Od ponad 15 lat to pytanie pozostaje tajemnicą. Nikt nie przypuszczał, że to wszystko robią bakterie wiążące azot, których siedliska nie zbadano. Okazało się, że sprawa jest w symbiozie organizmów. Tylko razem rośliny strączkowe i bakterie mogą wytwarzać azotany dla roślin.
Teraz naukowcy zidentyfikowali ponad 200 roślin, którenie należą do rodziny motylkowatych, ale są w stanie tworzyć symbiozę z bakteriami wiążącymi azot. Cenne właściwości mają również ziemniaki, sorgo, pszenica.
