A baktérium mindenki számára ismerős fogalom. Sajt és joghurt beszerzése, antibiotikumok, szennyvíztisztítás – mindezt az egysejtű bakteriális szervezetek teszik lehetővé. Ismerjük meg őket jobban.
Kik azok a baktériumok?
A vadon élő állatok birodalmának képviselői a prokarióták egyetlen csoportja – olyan organizmusok, amelyek sejtjeiben nincs mag. De ez nem jelenti azt, hogy egyáltalán nem tartalmaznak örökletes információkat. A DNS-molekulák szabadon vannak a sejt citoplazmájában, és nem veszik körül őket membrán.
Mivel méretük mikroszkopikus – akár 20 mikron is lehet, a baktériumokat a mikrobiológia tudománya vizsgálja. A tudósok azt találták, hogy a prokarióták lehetnek egysejtűek, vagy kolóniákba egyesülhetnek. Meglehetősen primitív felépítésük van. A sejtmagon kívül a baktériumokból hiányzik mindenféle plasztid, a Golgi-komplex, az EPS, a lizoszómák és a mitokondriumok. De ennek ellenére a baktériumsejt képes végrehajtani a legfontosabb életfolyamatokat: anaerob légzést oxigén nélkül, heterotróf és autotróf táplálkozást, ivartalan szaporodást és cisztaképződést a kedvezőtlen körülmények tapasztalása során.feltételek.
A baktériumok osztályai
A besorolás különböző jellemzőken alapul. Az egyik a sejtek alakja. Tehát a vibriók vessző alakúak, a coccusok pedig lekerekítettek. A spirálok spirál alakúak, a bacilusok pedig rúd alakúak.
Ezenkívül a baktériumok a sejt szerkezeti jellemzőitől függően csoportokba kapcsolódnak. Az igaziak képesek nyálkás kapszulát képezni saját sejtjük körül, és flagellákkal vannak felszerelve.
A cianobaktériumok vagy kék-zöld algák képesek a fotoszintézisre, és a gombákkal együtt a zuzmók részét képezik.
Sok baktériumfaj képes szimbiózisra – az organizmusok kölcsönösen előnyös együttélésére. A nitrogénfixálók a hüvelyesek és más növények gyökereire telepednek, csomókat képezve. Könnyű kitalálni, hogy a csomóbaktériumok milyen funkciót látnak el. Átalakítják a légköri nitrogént, amely annyira szükséges a növények fejlődéséhez.
Étkezési módok
A prokarióták olyan organizmusok csoportja, amelyek minden típusú táplálékhoz hozzáférnek. Tehát a zöld és lila baktériumok autotróf módon táplálkoznak, a napenergia hatására. A plasztidok jelenléte miatt különböző színekkel festhetők, de szükségszerűen tartalmaznak klorofillt. A baktériumok és a növények fotoszintézise alapvetően különbözik egymástól. A baktériumokban a víz nem esszenciális reagens. Az elektrondonor lehet hidrogén vagy hidrogén-szulfid, így a folyamat során nem szabadul fel oxigén.
A baktériumok nagy csoportja heterotróf módon, azaz kész szerves anyagokkal táplálkozik. Az ilyen élőlények az elh alt szervezetek maradványait élelmiszerként ésélettermékeiket. A bomlási és fermentációs baktériumok képesek az összes ismert szerves anyagot lebontani. Az ilyen szervezeteket szaprotrófoknak is nevezik.
Egyes növényi baktériumok szimbiózist alkothatnak más élőlényekkel: a gombákkal együtt a zuzmók részei, a nitrogénmegkötő göbbaktériumok kölcsönösen előnyösen élnek együtt a hüvelyesek gyökereivel.
Kemotrófok
A kemotrófok egy másik élelmiszercsoport. Ez egyfajta autotróf táplálkozás, amelynek során a napenergia helyett a különféle anyagok kémiai kötéseinek energiáját használják fel. Az egyik ilyen organizmus a nitrogénmegkötő baktériumok. Oxidálnak néhány szervetlen vegyületet, miközben biztosítják maguknak a szükséges mennyiségű energiát.
Nitrogénmegkötő baktériumok: élőhely
A nitrogénvegyületek átalakítására képes mikroorganizmusok is hasonló módon táplálkoznak. Ezeket nitrogénmegkötő baktériumoknak nevezik. Annak ellenére, hogy baktériumok mindenhol élnek, ennek a fajnak az élőhelye a talaj, vagy inkább a hüvelyesek gyökerei.
Épület
Mi a funkciója a csomóbaktériumoknak? Ez a szerkezetüknek köszönhető. A nitrogénmegkötő baktériumok szabad szemmel jól láthatóak. A hüvelyesek és a gabonafélék gyökereire telepedve behatolnak a növénybe. Ilyenkor megvastagodások képződnek, amelyeken belül anyagcsere zajlik.
El kell mondanunk, hogy a nitrogénmegkötő baktériumok a kölcsönösen gondolkodók csoportjába tartoznak. Más élőlényekkel való együttélésük kölcsönösen előnyös. NÁL NÉLA növény a fotoszintézis során szénhidrát-glükózt szintetizál, amely az életfolyamatokhoz szükséges. A baktériumok nem képesek ilyen folyamatra, ezért a hüvelyesekből kész cukrot nyernek.
A növényeknek nitrogénre van szükségük az élethez. A természetben nagyon sok ilyen anyag található. Például a levegő nitrogéntartalma 78%. Ebben az állapotban azonban a növények nem képesek felvenni ezt az anyagot. A nitrogénmegkötő baktériumok felszívják a légköri nitrogént, és a növények számára megfelelő formává alakítják.
Teljesítmény
Mi a funkciója a nitrogénmegkötő baktériumoknak, azt az azospirillum kemotróf baktérium példáján láthatjuk. Ez a szervezet a gabonafélék gyökerein él: árpa vagy búza. Joggal nevezik vezetőnek a nitrogéntermelők között. Egy hektáron akár 60 kg-ot is képes leadni ebből az elemből.
A hüvelyesek nitrogénmegkötő baktériumai, mint például a rhizobitum, a sinorhizobium és mások, szintén jó "munkások". Egy hektár földet képesek dúsítani akár 390 kg tömegű nitrogénnel. Az évelő hüvelyesek a nitrogénképződés győzteseinek adnak otthont, termőképességük eléri az 560 kg-ot hektár szántóterületenként.
Életfolyamatok
Minden nitrogénmegkötő baktérium az életfolyamatok jellemzői szerint két csoportba sorolható. Az első csoport nitrifikáló. Az anyagcsere lényege ebben az esetben a kémiai átalakulások láncolata. Az ammónia vagy az ammónia nitritté alakul - salétromsav sóivá. A nitritek viszont nitráttá alakulnak,szintén ennek a vegyületnek a sói. Nitrátok formájában a nitrogént jobban felszívja a növények gyökérrendszere.
A második csoportot denitrifikátoroknak nevezzük. Fordított folyamatot hajtanak végre: a talajban lévő nitrátok gáznemű nitrogénné alakulnak. A nitrogén körforgása így megy végbe a természetben.
Az élet folyamatai közé tartozik a szaporodási folyamat is. A sejt kettéosztódásával jön létre. Sokkal ritkábban - bimbózással. A baktériumokra és a nemi folyamatra jellemző, amelyet konjugációnak neveznek. Ebben az esetben a genetikai információcsere megtörténik.
Mivel a gyökérrendszer sok értékes anyagot bocsát ki, sok baktérium telepszik meg rajta. A növényi maradványokat olyan anyagokká alakítják, amelyeket a növények fel tudnak venni. Ennek eredményeként a körülötte lévő talajréteg bizonyos tulajdonságokat szerez. Rizoszférának hívják.
A baktériumok gyökérbe jutásának utak
Többféleképpen lehet baktériumsejteket juttatni a gyökérrendszer szöveteibe. Ez előfordulhat az integumentális szövetek károsodása miatt, vagy olyan helyeken, ahol a gyökérsejtek fiatalok. A gyökérszőr zóna egyúttal a kemotrófok bejutási útvonala is a növénybe. Továbbá a gyökérszőrök megfertőződnek, és a baktériumsejtek aktív osztódása következtében csomók képződnek. A behatoló sejtek fertőző szálakat képeznek, amelyek folytatják a növényi szövetekbe való behatolás folyamatát. Vezető rendszer segítségével a bakteriális csomók a gyökérhez kapcsolódnak. Idővel egy speciális anyag jelenik meg bennük -legoglobin.
Az optimális aktivitás megnyilvánulásának idejére a csomók rózsaszínűvé válnak (a legoglobin pigment miatt). Csak a legoglobint tartalmazó baktériumok képesek megkötni a nitrogént.
A kemotrófok jelentősége
Az emberek már régóta észrevették, hogy ha a hüvelyeseket földdel ássák ki, akkor ezen a helyen jobb lesz a betakarítás. Valójában a lényeg nem a szántás folyamatában van. Az ilyen talaj jobban dúsult nitrogénnel, amely annyira szükséges a növények növekedéséhez és fejlődéséhez.
Ha a levelet oxigéngyárnak nevezzük, akkor a nitrogénmegkötő baktériumokat joggal nevezhetjük nitrátgyárnak.
Még a 19. században a tudósok felhívták a figyelmet a hüvelyes növények csodálatos képességeire. Ismeretlenség miatt csak növényeknek tulajdonították őket, más élőlényekkel nem társították őket. Feltételezték, hogy a levelek képesek megkötni a légköri nitrogént. A kísérletek során kiderült, hogy a vízben termő hüvelyesek elvesztik ezt a képességüket. Ez a kérdés több mint 15 éve rejtély maradt. Senki sem sejtette, hogy mindezt olyan nitrogénmegkötő baktériumok hajtották végre, amelyek élőhelyét nem vizsgálták. Kiderült, hogy a dolog az élőlények szimbiózisában van. Csak a hüvelyesek és a baktériumok együtt képesek nitrátot termelni a növények számára.
Most a tudósok több mint 200 olyan növényt azonosítottak, amelyek nem tartoznak a hüvelyesek családjába, de képesek szimbiózist kialakítani a nitrogénmegkötő baktériumokkal. A burgonyának, a ciroknak, a búzának is vannak értékes tulajdonságai.
