Бактериям-хемосинтетикам свет Солнца не нужен

Первой ступенью пищевой цепочки биосферы являются автотрофы – бактерии, способные перерабатывать неорганические вещества в органические. Среди них фотосинтетики и хемосинтетики. Невозможно представить жизнь без деятельности бактерий-хемосинтетиков, относящихся к этой категории.

С.Н. Виноградский

Хемосинтетики – кто это?

Бактерии-автотрофы, получающие энергию для синтеза органических соединений за счет окисления неорганики, называют хемосинтетиками или хемолитоавтотрофными формами жизни. Они являются микроорганизмами, для существования и роста которых свет не имеет значения.

Причем полученная в результате окисления энергия не может быть использована напрямую для органического синтеза, а только через АТФ, который является универсальным источником энергии для всех биохимических процессов.

Виды хемолитоавтотрофных организмов

Хемосинтезирующие бактерии-автотрофы подразделяют на группы в зависимости от того, какой химический элемент или соединение является источником энергии и подвергается окислению.

Железобактерии

Бактерии, окисляющие двухвалентное железо до трехвалентного, живут в водоемах – как в пресных, так и в соленых. Именно благодаря деятельности этих бактерий-хемосинтетиков на дне водоемов скапливается большое количество железных руд и марганца.

Виды бактерий-хемотрофов

В процесс окисления автотрофами-хемосинтетитками двухвалентного железа из гидрокарбоната железа (II) образуется гидроксид железа (III) и выделяется углекислый газ.

Так как реакция не особо энергоемкая, бактерии для жизнедеятельности вынуждены окислять значительное количество двухвалентного железа. Железобактериям-хемосинтетикам принадлежит основная роль в круговороте железа в биосфере.

Серобактерии

Серобактерии – это хемосинтетики, способные получать энергию для синтеза органики при окислении соединений серы. Так, например, тиобактерии способны окислять сероводород, сульфиды, полисульфиды, тиосульфаты и другие соединения.

Результатом окислительной реакции этих хемосинтетиков чаще всего являются:

  • при полном окислении – сульфаты;
  • при неполном окислении – элементарная сера.

Серобактерии представляют собой целую группу различных прокариотов, куда относятся:

  • фототрофные – зеленые и пурпурные серобактерии;
  • нефотосинтезирующие – бесцветные серые бактерии.

Типичной средой обитания этих бактерий-хемосинтетиков считаются пресные и соленые водоемы. Бактерии могут обитать самостоятельно или являться симбионтами моллюсков, морских ежей и других беспозвоночных обитателей пограничной бескислородной зоны.

Серобактерии

Учитывая свойство тиобактерий окислять сероводород, хемосинтетики с успехом используются для очистки стоков путем окисления сульфида водорода и других соединений серы до сульфатов. Одним из источников сероводорода является процесс гниения серосодержащих аминокислот. Однако это же свойство окислять соединения серы приводит к коррозийному повреждению и разрушению бетонных конструкций.

Тионовые бактерии

Это серобактерии, обладающие способностью окислять сульфиды, сульфиты и тиосульфаты, а также молекулярную серу до сульфатов.

Процесс имеет сходство с окислением сероводорода серобактериями. Характерная черта – отсутствие отложений внутриклеточной серы.

Представители тионовых бактерий обладают особыми свойствами: они остаются жизнестойкими при рН 2 (сильнокислая среда) и выдерживают присутствие тяжелых металлов в больших концентрациях.

Нитрифицирующие прокариоты

Автотрофной нитрификацией называют процесс окислительного воздействия бактерий-хемосинтетиков на аммиак, выделяющийся в процессе гниения, с получением азотистой или азотной кислот.

Нитрифицирующие бактерии

Сам процесс нитрификации проходит в 2 стадии:

  • окисление аммиака с образованием нитрит-иона;
  • окисление нитрит-иона до нитрат-иона.

Аммиак, который используют нитрифицирующие прокариоты-хемосинтетики, является продуктом гниения останков животных и растений.

Нитрозные и нитритные микроорганизмы

Бактерии принадлежат к различным подклассам протеобактерий. Они все – грамотрицательные хемосинтетики, синтезирующие необходимые органические соединения из углекислого газа. Чаще всего это мелкие и подвижные бактерии, обладающие жгутиками, расположенными или полярно, или перитрихиально.

Гетеротрофная нитрификация

Существует нитрификация бактериями-хемосинтетиками, при которой энергия, выделяющаяся в процессе синтеза, не используется для синтеза органических соединений. Такой процесс осуществляют бактерии-гетеротрофы. Их активность во много раз ниже, чем у бактерий-автотрофов, но именно они являются источниками чилийской селитры и всех процессов нитрификации, проходящих в средах с низким значением рН.

Водородные прокариоты

Бактерии, способные окислять водород и использовать высвобождающуюся энергию для синтеза органики. В большинстве своем обитают в почве.

Значение хемосинтетиков

Автотрофные хемосинтетики предстают частью круговорота таких элементов, как азот, сера, железо и другие.

В процессе жизнедеятельности хемолитоавтотрофные бактерии потребляют токсичные вещества (аммиак, сероводород). Особенно важна способность прокариотов обогащать почву нитратами и нитритами – формой азотистых соединений, пригодных для усвоения растениями.

Основы цитологии. Хемосинтез..
Похожие статьи:
Загрузка...

__________________________

Остались вопросы? Задайте их в комментариях к статье, мы обязательно ответим

  • Лиза

    Спасибо. Написано ясно и просто.