Етапи життєдіяльності метаноутворюючих бактерій

Зміст

  • Перші мешканці нашої планети
  • Особливості будови і метаболізму метаногенов
  • Природне місце існування метаногенов
  • Особливості будови
  • Життєдіяльність метаноутворюючих архей

Метаноутворюючих бактерії – це анаеробні мікроорганізми, здатні розкладати прості органічні сполуки на вуглекислий газ і метан. Ці бактерії відносяться до археям. Свою назву вони отримали в зв’язку з тим, що побічним продуктом їх метаболізму в безкисневому середовищі є метан.

Перші мешканці нашої планети
Вчені встановили, що приблизно 2,2 млрд. Років тому перші жителі безкисневому Землі – метаногенна бактерії – безроздільно володіли планетою. Саме завдяки здатності метаноутворюючих архей виділяти метан як побічний продукт метаболізму, кількість метану в атмосфері планети перевищувало нинішній рівень в 600 разів. Настільки високий рівень метану забезпечив наявність парникового ефекту, який, у свою чергу, зберіг тепло на поверхні планети.

Метаногенна археї – строгі анаероби. Присутність навіть незначної кількості кисню їм шкідливо. Також велике значення для процесу розщеплення органіки в метан грає кислотність середовища: оптимальним є інтервал значень рН 6-8. З пониженням значення і збільшенням кислотності середовища, швидкість процесу значно знижується, аж до повного припинення реакції.
Особливості будови і метаболізму метаногенов
Всі відомі метаноутворюючих анаероби підрозділяють на 3 групи, диференціюючи їх за формою й розміром:

Види, що мають форму паличок довжиною 307 мкм. Палички можуть бути прямими або вигнутими. Характерне утворення ниток, здебільшого позбавлених рухливості.
Клітини неправильної сферичної форми розміром від 0,5 до 10 мкм. Можуть бути як поодинокими, так і згрупованими попарно або в скупчення. Нерухомі і рухомі.
Великі нерухомі бактерії сферичної форми. Розмір клітини коливається від 1,5 до 2,5 мкм.
Еуріархеота (Euryarchaeota)

Метаноутворюючих бактерії, що відносяться до анаеробам, не здатні взаємодіяти зі складними хімічними сполуками. Тому вони існують в тісному контакті з кислотообразующими мікроорганізмами, отримуючи енергію з перетворення їх продуктів життєдіяльності, якими є жирні кислоти.

Отримання метану можливо двома шляхами:

відновлення метильной СН3-групи оцтової кислоти або метилового спирту;
взаємодія вуглекислого газу і водню.
У разі залучення до реакції більш складних кислот відновний механізм СН3-групи зберігається, а процес описується наступною схемою:

етанол окислюється до оцтової кислоти + СН4;
СН3-група оцтової кислоти відновлюється до СН4.
Природне місце існування метаногенов
Симбиотическая група, куди входять кислото- і метаноутворюючих бактерії, мешкає в самих різних природних умовах. Їх представники зустрічаються в:

водному середовищі;
болотах;
рослинах;
кишечнику жуйних тварин і людини;
екскрементах тварин.
Метаногенна анаероби здатні існувати тільки в теплих умовах, хоча самі тепла не виділяють. Залежно від температури, необхідної для життєдіяльності метаноутворюючих прокариотов, їх ділять на 3 основні групи:

психрофільні, від 5 до 20 ° С;
мезофільні, від 30 до 42 ° С;
термофільні, від 52 до 56 ° С.
Разом з тим метаногенна екстремофили живуть в термальних джерелах, в горах, в товщі земної кори і в глибинах океанів.

При зниженні температури нижче 0 ° С життєдіяльність бактерій завмирає, при зростанні температури понад 90 ° С метаноутворюючих анаероби гинуть.

Особливості будови
Фото матаногенов під мікроскопом

При загальній схожості будови, метаноутворюючих археї мають ряд серйозних відмінностей від Справжніх бактерій:

Метаноутворюючих, як і всі археї, мають відмінну від Справжніх бактерій структуру. Найближче до них грампозитивні бактерії.
Апарат синтезу білка не має аналогів у інших бактерій.
Мембрана складається з простих гліцерин-ефірних ліпідів, в той час як у бактерій це гліцерин-складноефірні ліпіди.
Клітинна стінка містить псевдопептідоглікан, схожий з пептідогліканов еубактерій, однак має інший хімічний склад.
Життєдіяльність метаноутворюючих архей
Метаногени, як і Справжні бактерії, розмножуються прямим діленням, однак процес іде досить повільно і чутливий до змін зовнішнього середовища.

Інтенсивність газовиділення також пов’язана з оточуючими умовами. Зміна показників рН або температурні перепади пригнічують ріст і розмноження метаногенов, тим самим зменшуючи кількість виробленого газу. Серед усіх метаноутворюючих бактерій не відомі паразитичні або патологічні штами.

Посилання на основну публікацію