فرایندهای زندگی باکتری هایی که مواد مختلف را شیمیایی می کنند چگونه تنظیم و انجام می شود؟ برای پاسخ به این سؤالات، باید تعدادی از مفاهیم بیولوژیکی را درک کنید.
ویژگی های مشخصه باکتری
ابتدا، بیایید دریابیم که باکتری ها چه کسانی هستند. این کل پادشاهی حیات وحش است. آنها موجودات تک سلولی با اندازه میکروسکوپی هستند که فاقد هسته هستند. اما این بدان معنا نیست که باکتری ها عموماً ساختارهایی ندارند که مسئول انتقال اطلاعات ارثی هستند. فقط سازمان بدوی تری دارد. اینها مولکولهای DNA حلقوی هستند که در قسمت خاصی از سیتوپلاسم به نام نوکلوئید متمرکز شده اند.
جوهر تغذیه اتوتروفیک
باکتری‌های شیمیایی، که نمونه‌هایی از آنها در مقاله ما مورد بحث قرار خواهد گرفت، به طور مستقل مواد آلی تولید می‌کنند. آنها مانند گیاهان اتوتروف هستند. با این حال، دومی ها از انرژی نور خورشید برای این کار استفاده می کنند. وجود پلاستیدهای سبز کلروپلاست به آنها اجازه می دهد تا فرآیند فتوسنتز را انجام دهند. ماهیت آن در تشکیل گلوکز کربوهیدرات ازمواد معدنی - آب و دی اکسید کربن. یکی دیگر از محصولات این واکنش شیمیایی اکسیژن است. باکتری ها نیز اتوتروف هستند. اما آنها برای دریافت انرژی به نور خورشید نیاز ندارند. آنها فرآیند متفاوتی را انجام می دهند - شیمی سنتز.
شیموسنتز چیست
شیمی سنتز فرآیند تشکیل مواد آلی در اثر وقوع واکنش های ردوکس است. در طبیعت فقط توسط پروکاریوت ها انجام می شود. باکتری های شیمیایی می توانند از ترکیبات گوگرد، نیتروژن و آهن برای سنتز مواد آلی استفاده کنند. این انرژی آزاد می کند که ابتدا در پیوندهای ATP انباشته می شود و پس از آن می تواند توسط سلول های باکتریایی استفاده شود.
باکتری های شیمیایی سنتز: زیستگاه
از آنجایی که زندگی شیمی‌تروف‌ها به حضور نور خورشید بستگی ندارد، منطقه توزیع آنها بسیار گسترده است. به عنوان مثال، باکتری های گوگردی می توانند در اعماق زیاد زندگی کنند و گاهی اوقات تنها نماینده موجودات زنده در آنجا هستند. زیستگاه این پروکاریوت ها اغلب خاک، فاضلاب و بسترهای غنی از ترکیبات شیمیایی خاص است.
باکتری آهن
باکتری های شیمیایی شامل پروکاریوت هایی هستند که ترکیبات آهن را تغییر می دهند. آنها توسط میکروبیولوژیست برجسته روسی سرگئی نیکولاویچ وینوگرادسکی در سال 1950 کشف شدند. این نوع باکتری در طی واکنش اکسیداسیون، حالت اکسیداسیون آهن را تغییر داده و آن را سه ظرفیتی می کند. آنها در آب های شیرین و شور زندگی می کنند. در طبیعت، چرخه آهن را انجام می دهندطبیعت، و در صنعت برای تولید مس خالص استفاده می شود. این نوع از باکتری ها نیز متعلق به لیتواتوتروف ها هستند که می توانند برخی از عناصر سلول های خود را از اسید کربنیک سنتز کنند.
باکتری های گوگرد
باکتری ها، مواد شیمیایی شیمیایی از ترکیبات گوگردی، می توانند به طور جداگانه در کف توده های آبی وجود داشته باشند یا با نرم تنان و بی مهرگان دریایی همزیستی ایجاد کنند. آنها از سولفید هیدروژن، سولفیدها، اسیدهای تیونیک یا گوگرد مولکولی به عنوان منبع اکسیداسیون استفاده می کنند. این نوع باکتری هدف اصلی در کشف و مطالعه فرآیند شیمی‌سنتز بود. این گروه از پروکاریوت ها شامل برخی از پروکاریوت های فوتوتروف نیز می شود. به عنوان مثال، مانند باکتری های گوگرد بنفش یا سبز.
باکتری های نیتریفیک
باکتری های نیتریفیک بر روی ریشه گیاهان حبوبات می نشینند. پروکاریوت های شیمی سنتزی این گروه آمونیاک را به اسید نیتریک اکسید می کنند. این واکنش در چند مرحله با تشکیل مواد میانی انجام می شود. همچنین باکتری های تثبیت کننده نیتروژن در خاک وجود دارد. آنها روی ریشه گیاهان حبوبات زندگی می کنند. با نفوذ به بافت های اندام زیرزمینی، ضخیم شدن های مشخصی را تشکیل می دهند. در داخل چنین سازندهایی، محیط مساعدی برای جریان کموسنتز ایجاد می شود. همزیستی گیاهان با باکتری های گره برای دو طرف مفید است. اولین مورد، مواد آلی به دست آمده در طول فتوسنتز را برای پروکاریوت ها فراهم می کند. از سوی دیگر، باکتری ها قادر به تثبیت نیتروژن اتمسفر و تبدیل آن به شکل قابل دسترسی هستند.گیاهان.
چرا این فرآیند اینقدر مهم است؟ در واقع، در جو، غلظت نیتروژن بسیار بالا است و به 78٪ می رسد. اما در این شکل گیاهان نمی توانند این ماده را جذب کنند. گیاهان برای رشد ریشه به نیتروژن نیاز دارند. در این شرایط، باکتری های ندول به کمک می آیند و آن را به شکل نیترات و آمونیوم تبدیل می کنند.
باکتری تیون
تیون پروکاریوت ها نیز باکتری های شیمیایی هستند. منبع انرژی آنها ترکیبات گوگردی مختلف است. این نوع باکتری آنها را به اسید سولفوریک کاهش می دهد. این واکنش با کاهش قابل توجهی در pH محیط همراه است. باکتری های تیونیک از گروه اسیدوفیل ها هستند. اینها شامل موجوداتی است که می توانند در شرایط اسیدی بالا زنده بمانند. چنین شرایطی برای باتلاق ها معمول است. این گروه همراه با تیاناسه از باکتری‌های اسید لاکتیک و استیک، تاژک‌ها و روتیفرها تشکیل شده است.
باکتری های هیدروژن
این نوع پروکاریوت ها ساکنان خاک هستند. آنها با آزاد شدن انرژی هیدروژن مولکولی را به آب اکسید می کنند. این گونه باکتری ها نیز در گروه ترموفیل ها قرار می گیرند. این بدان معنی است که آنها می توانند در دمای بالا که می تواند به 50 درجه سانتیگراد برسد، زنده بمانند. این توانایی باکتری‌های هیدروژنی به این دلیل است که آنزیم‌های خاصی ترشح می‌کنند که حتی در چنین شرایطی عمل می‌کنند.
نقشباکتری شیمی سنتزی
شیموتروف ها نقش عمده ای در فرآیندهای پیچیده تبدیل و گردش مواد شیمیایی مربوطه در طبیعت دارند. از آنجایی که سولفید هیدروژن و آمونیاک مواد کاملاً سمی هستند، نیاز به خنثی کردن آنها وجود دارد. این نیز توسط باکتری های شیمیایی انجام می شود. در جریان دگرگونی های شیمیایی، مواد لازم برای سایر موجودات تشکیل می شود که رشد و نمو طبیعی آنها را ممکن می سازد. ذخایر بزرگ سنگ آهن و منگنز در کف دریاها و باتلاق ها به دلیل فعالیت کموتروف ها به وجود می آیند. یعنی باکتری های آهن.
انسان یاد گرفته است که از خواص منحصر به فرد شیمی تروف ها در فعالیت های خود استفاده کند. برای مثال، با کمک باکتری‌های گوگرد، فاضلاب را از سولفید هیدروژن پاک می‌کنند، لوله‌های فلزی و بتنی را از خوردگی و خاک را از اسیدی شدن محافظت می‌کنند.
بنابراین، باکتری های کموسنتزی پروکاریوت های خاصی هستند که قادر به انجام واکنش های شیمیایی مناسب در شرایط بی هوازی هستند. این موجودات مواد را اکسید می کنند. انرژی آزاد شده در این حالت ابتدا در پیوندهای ATP ذخیره می شود و سپس برای انجام فرآیندهای زندگی استفاده می شود. اصلی ترین آنها باکتری های تثبیت کننده آهن، گوگرد و نیتروژن هستند. آنها در هر دو محیط آب و خاک زندگی می کنند. شیمی‌وتروف‌ها حلقه‌ای ضروری در چرخه مواد هستند، مواد لازم را در اختیار موجودات زنده می‌گذارند و به‌طور گسترده توسط انسان در فعالیت‌های اقتصادی و صنعتی خود استفاده می‌شوند.
