Різноманіття типів харчування бактерій

Зміст

  • Фототрофи
  • Хемотрофи
  • Органотрофи і літотрофи
  • Автотрофи і гетеротрофи
  • Повна класифікація

Залежність розвитку бактерій від харчування
Харчування дозволяє клітинним організмам заповнювати запаси енергії і необхідних речовин, які витрачаються в процесі життєдіяльності. Всі типи харчування, відомі сучасній науці, присутні у бактерій.

Таблиця класифікації бактерій

Обмін речовин (метаболізм) різних живих організмів має подібні механізми, але у мікробів є ряд особливостей:

Завдяки високій інтенсивності метаболізму вага перероблюваних речовин в 30-40 разів більше ваги самого мікроорганізму.
У харчуванні бере участь вся поверхня клітки.
Їжа переробляється виділюваними ферментами зовні, а всередину клітини надходять утворилися після цього більш прості сполуки.
Надзвичайно висока адаптація до змінного середовищі існування.
Бактерії діляться на групи залежно від ознаки, за яким проводиться класифікація:

По використовуваному джерелу енергії:
фототрофи – енергія сонячного світла;
хемотрофи – енергія окислювально-відновних реакцій.
За типом з’єднання, службовця донором електронів:
органотрофи – органічні речовини;
літотрофи – неорганічні речовини.
За джерела вуглецю:
автотрофи – вуглекислий газ;
гетеротрофи – органічні речовини.
Фототрофи
До цієї групи відносяться бактерії, що використовують для синтезу органіки енергію світла, яка перетворюється за допомогою фотосинтетичних пігментів. Такими пігментами можуть бути:

хлорофіл;
бактеріохлорофіл.
У першому випадку фотосинтез відбувається з виділенням кисню. Такий процес називається оксигенів або кисневим фотосинтезом. Він спостерігається у ціанобактерій (Cyanobacteria).

Види фотосинтезу бактерій

У другому випадку використовується пігмент, що відноситься до хлорофілу, але реагує на світло з іншого довжиною хвилі, який не можуть поглинати ні рослини, ні водорості, ні ціанобактерії. При цьому виділення кисню не відбувається (аноксигенний або безкисневий фотосинтез). Прикладом можуть служити пурпурні (Purple bacteria), зелені (Chlorobiaceae) і геліобактеріі (Heliobacteriaceae).

Існує теорія, що для фотосинтезу можуть бути використані і інші джерела світла. Так, виявлений в околицях підводного термального джерела вид GSB1, що відноситься до серобактериям (Chlorobiaceae), мешкає на глибині більше двох кілометрів, куди не проникає сонячне світло. Передбачається, що бактеріохлорофіл цього виду поглинає довгі світлові хвилі термального джерела.

Хемотрофи
Цей тип мікробів використовує енергію окислювально-відновних реакцій. Це найбільш численна група бактерій, до якої крім інших відноситься більшість грунтових і хвороботворних мікробів.

Суть процесу полягає в поетапному окисленні або неорганічних речовин, що супроводжується виділенням енергії. Хімічні реакції можуть бути двох видів: аеробними, з обов’язковою присутністю кисню або анаеробними, тобто безкисневими. Процеси першого типу прийнято називати диханням, а другого – бродінням.

Види бактерій-хемотрофов

Хемотрофи є єдиними живими організмами Землі, які не залежать від енергії світла Сонця.

Органотрофи і літотрофи
Харчування дозволяє бактерії заповнити запас електронів, необхідних їй для багатьох клітинних процесів. При всьому різноманітті речовин, які можуть бути донорами електронів, мікроби діляться на дві групи:

органотрофи;
літотрофи.
Органотрофи окислюють органіку. Донорами виступають молекули амінокислот, жирів, цукрів (найчастіше – глюкози). Після окислення молекули можуть розпадатися, утворюючи більш прості стійкі з’єднання. До органотрофов, зокрема, відносяться бактерії гниття.

Донорами електронів для літотрофи виступають неорганічні сполуки. Так, в процесі харчування літотрофи можуть підвищувати валентність металів, окисляти аміак до нітритів або азоту, нітрити – до нітратів, сульфід – до сірки, сірку – до сульфату, ФОСФО – до фосфату, чадний газ – до вуглекислого і т.д.

Автотрофи і гетеротрофи
Найважливішим хімічним елементом, необхідним клітці, є вуглець. Залежно від джерела його отримання бактерії діляться на два типи – автотрофи і гетеротрофи.

Автотрофи здатні засвоювати його з вуглекислого газу. Синтез білків, жирів і вуглеводів відбувається на основі неорганічних елементів. До цієї групи, зокрема, відносяться багато грунтові мікроби і ціанобактерії. Автотрофи – це первинні виробники органіки, і вони є початковою ланкою багатьох ланцюжків харчування.

Види бактерій за способом живлення

Гетеротрофи отримують вуглець з готових органічних сполук. Серед них виділяють паразитів (паратрофія) і сапрофітів (сапротрофов). Паразити харчуються органічними речовинами, виробленими іншими живими істотами. Сапрофіти – це мікроби гниття, що розкладають мертву органіку. Велика їх частина відноситься до грунтових бактеріям.
Лише мала частина мікроорганізмів, зокрема, хламідії (Chlamydia) і рикетсії (Rickettsia), є строгими (облігатними) паразитами, які здатні жити тільки в організмі господаря. Решта паратрофія можуть мешкати поза ним, переходити на гнильне харчування.

Поділ на автотрофів і гетеротрофів використовується і для визначення джерела інших необхідних для бактерій хімічних елементів – азоту, фосфору, калію, магнію і т.д. Так, одні грунтові бактерії в процесі харчування засвоюють атмосферний азот, інші окислюють аміак, що виділяється в процесі гниття, до нітратів, треті окислюють нітрити до нітратів.

Повна класифікація
Поєднання ознак розглянутих вище класифікацій описує всі можливі типи харчування:

Хемоорганоавтотрофи. Окислюють трудноусваіваемие речовини. Наприклад, деякі представники амінобактерій (Aminobacter), метілобактерій (Methylobacterium), флавобактерій (Flavobacterium), псевдомонад (Pseudomonas).
Хемоорганогетеротрофи. Більшість видів бактерій.
Хемолітоавтотрофів. Водневі, нитрифицирующие, сіро-, железобактерии.
Хемолітогетеротрофи. Деякі водневі бактерії.
Фотоорганоавтотрофи. Досить рідкісний механізм харчування, при якому окислюються незасвоювані речовини. Зустрічається у деяких пурпурних бактерій.
Фотоорганогетеротрофи. Частина пурпурних і ціанобактерій.
Фотолітоавтотрофи. Деякі зелені, пурпурні і ціанобактерії.
Фотолітогетеротрофи. Геліобактеріі, частина пурпурних, зелених і ціанобактерій.
ціанобактерії під мікроскопом
Ціанобактерії

Крім того, частина бактерій відносять до міксотрофними типу. Вони можуть одночасно використовувати різні типи харчування. Так, представник родобактерій (Rhodobacteraceae) паракоккпантотропус (Paracoccus pantotrophus) володіє органогетеротрофним і літоавтотрофним типом харчування. А ціанобактерії не тільки синтезують органіку Фототрофние шляхом, але і можуть споживати готові органічні речовини, розкладаючи їх до неорганічних.

Залежність розвитку бактерій від харчування
Ріст і розвиток бактерій безпосередньо залежать не тільки від зовнішніх умов середовища, але значною мірою і від харчування. Зазвичай це відбувається за такою схемою:

При попаданні мікробів в живильне середовище відбувається їх адаптація до їжі і ріст клітин. Популяція не збільшується.
Різке зростання чисельності популяції за рахунок поділу клітин.
Баланс між кількістю нових і загиблих клітин – відносна стабільність популяції.
Скорочення чисельності бактерій по міру збідніння середовища та накопичення в ній продуктів обміну.
Якщо на третій стадії забезпечувати постійне поповнення поживних речовин і відведення продуктів метаболізму, то вийде так звана безперервна культура. Її широко використовують в мікробіології.

Посилання на основну публікацію