باکتری مفهومی آشنا برای همه است. دریافت پنیر و ماست، آنتی بیوتیک ها، تصفیه فاضلاب - همه اینها توسط ارگانیسم های باکتریایی تک سلولی امکان پذیر است. بیایید آنها را بهتر بشناسیم.
باکتری ها چه کسانی هستند؟
نمایندگان این پادشاهی حیات وحش تنها گروه پروکاریوت ها هستند - موجوداتی که سلول های آنها فاقد هسته هستند. اما این بدان معنا نیست که آنها اصلاً حاوی اطلاعات ارثی نیستند. مولکول های DNA در سیتوپلاسم سلول آزاد هستند و توسط یک غشاء احاطه نشده اند.
از آنجایی که اندازه آنها میکروسکوپی است - تا 20 میکرون، باکتری ها توسط علم میکروبیولوژی مورد مطالعه قرار می گیرند. دانشمندان دریافته اند که پروکاریوت ها می توانند تک سلولی باشند یا در مستعمرات متحد شوند. آنها ساختار نسبتاً ابتدایی دارند. علاوه بر هسته، باکتری ها فاقد انواع پلاستیدها، کمپلکس گلژی، EPS، لیزوزوم و میتوکندری هستند. اما با وجود این، سلول باکتری قادر به انجام مهمترین فرآیندهای زندگی است: تنفس بی هوازی بدون استفاده از اکسیژن، تغذیه هتروتروف و اتوتروف، تولید مثل غیرجنسی و تشکیل کیست در طول تجربه شرایط نامطلوب.شرایط.
کلاسهای باکتری
طبقه بندی بر اساس ویژگی های مختلف است. یکی از آنها شکل سلول ها است. بنابراین، ویبریوها به شکل کاما، کوکسی - شکل گرد هستند. مارپیچ ها شکل مارپیچی دارند و باسیل ها شکل میله ای دارند.
علاوه بر این، باکتری ها بسته به ویژگی های ساختاری سلول به گروه هایی ترکیب می شوند. کپسول های واقعی می توانند یک کپسول لزج در اطراف سلول خود تشکیل دهند و مجهز به تاژک هستند.
سیانوباکتری ها یا جلبک های سبز آبی قادر به فتوسنتز هستند و همراه با قارچ ها بخشی از گلسنگ ها هستند.
بسیاری از گونه های باکتری قادر به همزیستی هستند - همزیستی دوجانبه مفید ارگانیسم ها. تثبیت کننده های نیتروژن روی ریشه حبوبات و سایر گیاهان می نشینند و گره هایی را تشکیل می دهند. به راحتی می توان حدس زد که باکتری های ندول چه عملکردی دارند. آنها نیتروژن اتمسفر را تبدیل می کنند که برای رشد گیاهان بسیار ضروری است.
روش های غذا خوردن
پروکاریوت ها گروهی از موجودات هستند که به همه نوع غذا دسترسی دارند. بنابراین، باکتری های سبز و بنفش به دلیل انرژی خورشیدی به صورت اتوتروف تغذیه می شوند. به دلیل وجود پلاستیدها، می توان آنها را به رنگ های مختلف رنگ آمیزی کرد، اما لزوماً حاوی کلروفیل هستند. فتوسنتز باکتری و گیاه اساساً متفاوت است. در باکتری ها، آب یک معرف ضروری نیست. دهنده الکترون می تواند هیدروژن یا سولفید هیدروژن باشد، بنابراین اکسیژن در طول این فرآیند آزاد نمی شود.
گروه بزرگی از باکتری ها به صورت هتروتروف، یعنی مواد آلی آماده تغذیه می کنند. چنین موجوداتی از بقایای موجودات مرده برای غذا ومحصولات زندگی آنها باکتری های پوسیدگی و تخمیر قادر به تجزیه تمام مواد آلی شناخته شده هستند. به چنین موجوداتی ساپروتروف نیز می گویند.
برخی از باکتری های گیاهی می توانند با سایر موجودات همزیستی ایجاد کنند: همراه با قارچ ها، بخشی از گلسنگ ها هستند، باکتری های گره تثبیت کننده نیتروژن به طور متقابل با ریشه حبوبات همزیستی می کنند.
Chemotrophs
شیمی‌تروف‌ها یکی دیگر از گروه‌های غذایی هستند. این یک نوع تغذیه اتوتروف است که در طی آن به جای انرژی خورشیدی از انرژی پیوندهای شیمیایی مواد مختلف استفاده می شود. باکتری های تثبیت کننده نیتروژن یکی از این ارگانیسم ها هستند. آنها برخی از ترکیبات معدنی را اکسید می کنند، در حالی که انرژی لازم را برای خود فراهم می کنند.
باکتری های تثبیت کننده نیتروژن: زیستگاه
میکروارگانیسم هایی که قادر به تبدیل ترکیبات نیتروژن هستند نیز به روشی مشابه تغذیه می کنند. به آنها باکتری های تثبیت کننده نیتروژن می گویند. با وجود این واقعیت که باکتری ها در همه جا زندگی می کنند، زیستگاه این گونه خاص خاک یا بهتر است بگوییم ریشه گیاهان حبوبات است.
ساختمان
عملکرد باکتری ندول چیست؟ به دلیل ساختار آنهاست. باکتری های تثبیت کننده نیتروژن به وضوح با چشم غیر مسلح قابل مشاهده هستند. با نشستن روی ریشه حبوبات و غلات به داخل گیاه نفوذ می کنند. در این حالت ضخیم‌هایی ایجاد می‌شود که در داخل آن متابولیسم صورت می‌گیرد.
باید گفت که باکتری های تثبیت کننده نیتروژن از گروه متقابل ها هستند. همزیستی آنها با سایر موجودات برای دو طرف مفید است. ATدر طی فتوسنتز، گیاه گلوکز کربوهیدراتی را که برای فرآیندهای زندگی ضروری است، سنتز می کند. باکتری ها قادر به چنین فرآیندی نیستند، بنابراین قندهای آماده از حبوبات به دست می آیند.
گیاهان برای زندگی به نیتروژن نیاز دارند. مقدار زیادی از این ماده در طبیعت وجود دارد. به عنوان مثال، محتوای نیتروژن در هوا 78٪ است. اما در این حالت گیاهان قادر به جذب این ماده نیستند. باکتری های تثبیت کننده نیتروژن نیتروژن اتمسفر را جذب کرده و آن را به شکلی مناسب برای گیاهان تبدیل می کنند.
عملکرد
عملکرد باکتری های تثبیت کننده نیتروژن را می توان در مثال باکتری شیمیایی آزوسپیریلوم مشاهده کرد. این ارگانیسم روی ریشه غلات زندگی می کند: جو یا گندم. این به درستی پیشرو در میان تولید کنندگان نیتروژن نامیده می شود. در یک هکتار زمین، او قادر است تا 60 کیلوگرم از این عنصر را بدهد.
باکتری‌های تثبیت‌کننده نیتروژن حبوبات، مانند ریزوبیتوم‌ها، سینورهیزوبیوم‌ها و غیره نیز «کارگران» خوبی هستند. آنها قادرند یک هکتار از زمین را با نیتروژن تا وزن 390 کیلوگرم غنی کنند. گیاهان حبوبات چند ساله میزبان برندگان تشکیل نیتروژن هستند که بهره وری آنها به 560 کیلوگرم در هکتار زمین زراعی می رسد.
فرایندهای زندگی
کلیه باکتری های تثبیت کننده نیتروژن با توجه به ویژگی های فرآیندهای زندگی می توانند به دو گروه ترکیب شوند. گروه اول نیتریفیکاسیون هستند. جوهر متابولیسم در این مورد زنجیره ای از دگرگونی های شیمیایی است. آمونیوم یا آمونیاک به نیتریت ها - نمک های اسید نیتریک تبدیل می شود. نیتریت ها به نوبه خود به نیترات تبدیل می شوند.همچنین نمک های این ترکیب هستند. به صورت نیترات، نیتروژن بهتر توسط سیستم ریشه گیاهان جذب می شود.
گروه دوم دنیتریفایرها نام دارند. آنها فرآیند معکوس را انجام می دهند: نیترات های موجود در خاک به نیتروژن گازی تبدیل می شوند. چرخه نیتروژن در طبیعت اینگونه است.
فرایندهای زندگی شامل فرآیند تولید مثل نیز می شود. از طریق تقسیم سلولی به دو قسمت اتفاق می افتد. خیلی کمتر - با جوانه زدن. مشخصه باکتری ها و فرآیند جنسی است که به آن کونژوگاسیون می گویند. در این صورت تبادل اطلاعات ژنتیکی صورت می گیرد.
از آنجایی که سیستم ریشه مواد با ارزش زیادی آزاد می کند، باکتری های زیادی روی آن می نشینند. آنها بقایای گیاهی را به موادی تبدیل می کنند که گیاهان می توانند جذب شوند. در نتیجه لایه خاک اطراف خواص خاصی پیدا می کند. به آن ریزوسفر می گویند.
راههای ورود باکتری به ریشه
راه های مختلفی برای وارد کردن سلول های باکتریایی به بافت های سیستم ریشه وجود دارد. این می تواند به دلیل آسیب به بافت های پوششی یا در مکان هایی که سلول های ریشه جوان هستند رخ دهد. ناحیه ریشه مو نیز مسیری برای ورود شیمیوتروف ها به گیاه است. علاوه بر این، موهای ریشه عفونی می شوند و در نتیجه تقسیم فعال سلول های باکتریایی، ندول ها تشکیل می شوند. سلول های مهاجم رشته های عفونی را تشکیل می دهند که روند نفوذ به بافت های گیاهی را ادامه می دهند. با کمک یک سیستم رسانا، گره های باکتریایی به ریشه متصل می شوند. با گذشت زمان، یک ماده خاص در آنها ظاهر می شود -لگوگلوبین.
تا زمان بروز فعالیت بهینه، گره ها رنگ صورتی (به دلیل رنگدانه لگوگلوبین) به دست می آورند. فقط آن باکتری هایی که حاوی لگوگلوبین هستند می توانند نیتروژن را برطرف کنند.
اهمیت کموتروفها
مردم مدتهاست متوجه شده اند که اگر گیاهان حبوبات را با خاک حفر کنید، برداشت در این مکان بهتر می شود. در واقع، ذات در روند شخم زدن نیست. چنین خاکی بیشتر با نیتروژن غنی شده است که برای رشد و نمو گیاهان ضروری است.
اگر برگ را کارخانه اکسیژن نامید، باکتری های تثبیت کننده نیتروژن را به درستی می توان کارخانه نیترات نامید.
حتی در قرن نوزدهم، دانشمندان توجه را به توانایی های شگفت انگیز گیاهان حبوبات جلب کردند. به دلیل کمبود دانش، آنها را فقط به گیاهان نسبت می دادند و با سایر موجودات مرتبط نبودند. پیشنهاد شده است که برگ ها می توانند نیتروژن اتمسفر را تثبیت کنند. در طی آزمایشات مشخص شد حبوباتی که در آب رشد می کنند این توانایی را از دست می دهند. برای بیش از 15 سال، این سوال یک راز باقی مانده است. هیچ کس حدس نمی زد که همه اینها توسط باکتری های تثبیت کننده نیتروژن انجام شده است که زیستگاه آنها مورد مطالعه قرار نگرفته بود. معلوم شد که این ماده در همزیستی موجودات است. فقط حبوبات و باکتری ها با هم می توانند نیترات برای گیاهان تولید کنند.
اکنون دانشمندان بیش از 200 گیاه را شناسایی کرده اند که به خانواده حبوبات تعلق ندارند، اما می توانند با باکتری های تثبیت کننده نیتروژن همزیستی ایجاد کنند. سیب زمینی، سورگوم، گندم نیز خواص ارزشمندی دارند.
