Бактеріям-хемосинтетиков світло Сонця не потрібне

Зміст

  • Хемосинтетики – хто це?
  • Види хемолітоавтотрофних організмів
  • Залізобактерій
  • Сіркобактерії
  • Нітрофікуюючі прокаріоти
  • Водневі прокаріоти
  • Значення хемосинтетиков

Першою сходинкою харчового ланцюжка біосфери є автотрофи – бактерії, здатні переробляти неорганічні речовини в органічні. Серед них фотосинтетики і хемосинтетики. Неможливо уявити життя без діяльності бактерій-хемосинтетиков, що відносяться до цієї категорії.

С.Н. Виноградський

Хемосинтетики – хто це?
Бактерії-автотрофи, що одержують енергію для синтезу органічних сполук за рахунок окислення неорганіки, називають хемосинтетиками або хемолітоавтотрофнимі формами життя. Вони є мікроорганізмами, для існування і зростання яких світло не має значення.

Причому отримана в результаті окислення енергія не може бути використана безпосередньо для органічного синтезу, а тільки через АТФ, який є універсальним джерелом енергії для всіх біохімічних процесів.

Види хемолітоавтотрофних організмів
Хемосинтезирующие бактерії-автотрофи підрозділяють на групи залежно від того, який хімічний елемент або сполука є джерелом енергії і піддається окисленню.

Залізобактерій
Бактерії, що окислюють двовалентне залізо до тривалентного, живуть у водоймах – як у прісних, так і в солоних. Саме завдяки діяльності цих бактерій-хемосинтетиков на дні водойм скупчується велика кількість залізних руд і марганцю.

Види бактерій-хемотрофов

У процес окислення автотрофами-хемосінтетіткамі двовалентного заліза з гідрокарбонату заліза (II) утворюється гідроксид заліза (III) і виділяється вуглекислий газ.

Так як реакція не особливо енергоємна, бактерії для життєдіяльності змушені окисляти значна кількість двовалентного заліза. Железобактериями-хемосинтетиков належить основна роль у кругообігу заліза в біосфері.
Серобактерии
Серобактерии – це хемосинтетики, здатні отримувати енергію для синтезу органіки при окисленні сполук сірки. Так, наприклад, тіобактеріі здатні окисляти сірководень, сульфіди, полісульфіди, тіосульфати та інші сполуки.

Результатом окисної реакції цих хемосинтетиков найчастіше є:

при повному окисленні – сульфати;
при неповному окисленні – елементарна сірка.
Серобактерии являють собою цілу групу різних прокариотов, куди відносяться:

фототрофниє – зелені і пурпурні серобактерии;
нефотосинтезуючі – безбарвні сірі бактерії.
Типовою середовищем проживання цих бактерій-хемосинтетиков вважаються прісні і солоні водойми. Бактерії можуть мешкати самостійно або бути симбионтами молюсків, морських їжаків та інших безхребетних мешканців прикордонної безкисневому зони.

Серобактерии

Враховуючи властивість тіобактерій окисляти сірководень, хемосинтетики з успіхом використовуються для очищення стоків шляхом окислення сульфіду водню та інших сполук сірки до сульфатів. Одним із джерел сірководню є процес гниття сірковмісних амінокислот. Однак це ж властивість окислювати сполуки сірки призводить до корозійного пошкодження і руйнування бетонних конструкцій.

Тіоновиє бактерії

Це серобактерии, що володіють здатністю окисляти сульфіди, сульфіти і тіосульфати, а також молекулярну сірку до сульфатів.

Процес має схожість з окисленням сірководню серобактериями. Характерна риса – відсутність відкладень внутрішньоклітинної сірки.

Представники тіонових бактерій володіють особливими властивостями: вони залишаються життєздатними при рН 2 (сильнокислая середу) і витримують присутність важких металів у великих концентраціях.

Нитрифицирующие прокаріоти
Автотрофної нітрифікація називають процес окисного впливу бактерій-хемосинтетиков на аміак, що виділяється в процесі гниття, з отриманням азотистої або азотної кислот.

Нитрифицирующие бактерії

Сам процес нітрифікації проходить в 2 стадії:

окислення аміаку з утворенням нітрит-іона;
окислення нітрит-іона до нітрат-іона.
Аміак, який використовують нитрифицирующие прокаріоти-хемосинтетики, є продуктом гниття останків тварин і рослин.
Нітрозні і нітритні мікроорганізми

Бактерії належать до різних підкласам протеобактерий. Вони всі – грамнегативні хемосинтетики, що синтезують необхідні органічні сполуки з вуглекислого газу. Найчастіше це дрібні і рухливі бактерії, що володіють джгутиками, розташованими або полярно, або перитрихиально.

Гетеротрофну нітрифікація

Існує нітрифікація бактеріями-хемосинтетиками, при якій енергія, що виділяється в процесі синтезу, не використовується для синтезу органічних сполук. Такий процес здійснюють бактерії-гетеротрофи. Їх активність у багато разів нижче, ніж у бактерій-автотрофів, але саме вони є джерелами чилійської селітри і всіх процесів нітрифікації, що проходять в середовищах з низьким значенням рН.

Водневі прокаріоти
Бактерії, здатні окисляти водень і використовувати вивільняється енергію для синтезу органіки. У більшості своїй живуть грунті.

Значення хемосинтетиков
Автотрофні хемосинтетики постають частиною кругообігу таких елементів, як азот, сірка, залізо та інші.

У процесі життєдіяльності хемолітоавтотрофние бактерії споживають токсичні речовини (аміак, сірководень). Особливо спроможність прокариотов збагачувати грунт нітратами та нітритами – формою азотистих сполук, придатних для засвоєння рослинами.

Посилання на основну публікацію