Автотрофный способ питания характерен для бактерий

Автотрофные бактерии: классификация, размножение, спорообразование и распространение бактерий

Автотрофные бактерии — это бактерии, которые могут синтезировать органические вещества из неорганических в результате фотосинтеза (фототрофные) и хемосинтеза (хемотрофные).

Общая характеристика

К фототрофным относятся пурпурные и зеленые серобактерии, которые синтезируют составные части своего тела из минеральных веществ и углекислого газа, а энергию используют за счет света.

Хемотрофные, или хемосинтетики, питаются за счет хемосинтеза, так как органические вещества синтезируются из неорганических за счет энергии, полученной при химических реакциях. К ним относятся нитрифицирующие, железо- и серобактерии. Явление хемосинтеза у бактерий открыл в 1887 г. С. Н. Виноградский.

Нитрифицирующие бактерии превращают аммонийные соли и аммиак в нитраты, усваиваемые растениями. Эти бактерии распространены в водоемах и почвах. Деятельность железобактерий состоит в том, что они окисляют закисные соединения железа в окисные. Они обитают в соленых и пресных водоемах, участвуя в круговороте железа в природе.

Серобактерии также обитают в соленых и пресных водоемах. Они окисляют сероводород и другие соединения серы.

Классификация бактерий

По способу дыхания бактерии делятся на аэробов и анаэробов. Аэробы используют для дыхания свободный атмосферный кислород. Анаэробы растут и размножаются в среде без кислорода. Они получают энергию в процессе анаэробного расщепления органических веществ, накапливая различные промежуточные продукты — спирт, молочную кислоту, глицерин и другие вещества.

Размножение

Обычно бактерии размножаются бесполым путем — деление материнской клетки на две дочерние. Деление проходит очень быстро. В благопри ятных условиях некоторые бактерии делятся каждые 20-30 мин. Иногда две бактерии сливаются друг с другом. При этом слиянии между ними образуется цитоплазматический мостик, по которому вещества одной клетки переходят в другую. Такой процесс напоминает половое размножение.

Защита от неблагоприятных факторов

В неблагоприятных условиях (высыхание субстрата, холод) многие бактерии способны сжиматься, терять воду и переходить в покоящееся состояние до появления благоприятных условий. Некоторые виды бактерий в неблагоприятных условиях формируют споры. Споры обладают большой устойчивостью к различным неблагоприятным условиям. Эти формы бактерии выдерживают длительное кипячение, высушивание, замораживание, действие различных химических веществ.

Распространение бактерий

Как аэробные, так и анаэробные бактерии чрезвычайно широко распространены в природе. Они встречаются в почве, воде, живых и мертвых организмах. Число бактерий в окружающей среде меняется под влиянием различных причин (инсоляции, обработки почвы и т. п.).

Обитание в почве

Количество бактерий в 1г почвы может достигать сотен миллионов и даже нескольких миллиардов и зависит от типа почв. Наименьшее их количество находится в подзолистой целинной почве. Наибольшее — в окультуренной черноземной. Бактерии могут проникать в грунт на глубину до 5 метров. Микрофлора является одним из факторов, способствующих образованию почв.

Проживание в воде

В воде различных водоемов количество бактерий бывает немного меньше, чем в почве. Так, в 1мл воды может находиться от 5 до 100 тыс. бактериальных клеток. Меньше всего бактерий встречается в воде артезианских скважин и родников, много — в открытых водоемах и реках. Больше всего бактерий обнаруживается вблизи берегов в поверхностных слоях.

Особенно сильно загрязнена вода открытых водоемов в тех местах, куда сбрасываются сточные воды. В загрязненной воде часто встречаются болезнетворные бактерии (возбудители дизентерии, брюшного тифа, паратифов, холеры, бруцеллеза и др.).

Обнаружение бактерий в воздухе

В воздухе бактерий встречается еще меньше, чем в воде. Загрязнение воздуха бактериями зависит от многих причин (от времени года, географической зоны, характера растительности, запыленности и др.). Больше всего бактерий обнаруживается в закрытых помещениях, где их может скапливаться до 300 тыс. в 1мм 3 . В сельской местности воздух чище, чем в городской. Практически отсутствуют бактерии в сосновых и кедровых лесах, так как выделяемые хвойными деревьями фитонциды убивают или подавляют рост и размножение всех видов бактерий.

Проживание на теле человека и животных

На теле здоровых людей и животных, а также в различных органах всегда встречаются многие виды бактерий. Подсчитано, что на коже человека может быть огромное количество бактерий (от 85-10 9 до 1212-10 е экземпляров). Особенно много бывает бактерий, в том числе и болезнетворных, на коже человека, если он не соблюдает необходимых правил гигиены.

Открытые части тела человека загрязняются различными видами сапрофитных и патогенных (болезнетворных) бактерий значительно чаще, чем закрытые. Много бактерий обнаруживается на руках, поселяется в ротовой полости и в кишках человека. Из организма одного взрослого человека ежедневно с испражнениями выделяется около 18 млрд. бактерий.

Практически свободны от бактерий те органы здоровых людей и животных, которые не имеют связи с внешней средой (мышцы, головной и спинной мозг, кровь и др.).

Источник

Автотрофы

Автотрофы (греч. autos– сам, trophe – пища) – тип бактерий, выделяемый по типу источников углерода. Объединяет бактерии, получающие углерод из углекислого газа (CO₂) и синтезирующие из него необходимые органические вещества [3] .

Автотрофы автономны и независимы в развитии от жизнедеятельности других организмов, способны развиваться в минеральных средах. К ним относятся нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии. Одновременно, по типу источников углерода, выделяют бактерии – гетеротрофы. Фитопатогенные микроорганизмы все являются гетеротрофами [3] .

Автотрофы: Пурпурные серобактерии.

Путь синтеза углекислоты

Синтез воспринятой углекислоты (CO₂) в сложные органические соединения происходит путем хемосинтеза, то есть окисления химических соединений. Таким образом, автотрофы обладают способностью синтезировать необходимые им органические соединения из неорганических – углекислого газа, аммиака, нитритов, сероводорода [1] .

Автотрофы не нуждаются в органических соединениях углерода, входящих в состав других живых организмов и не являются болезнетворными [3] [1] .

Разновидности автотрофных бактерий

Отдельные виды автотрофных бактерий способны питаться подобно зеленым растениям за счет фотосинтеза. В частности пурпурные серобактерии вырабатывают особый пигмент сходный по типу с хлорофиллом – бактериопурпурин. При помощи данного фермента пурпурные бактерии используют световую энергию (фотосинтез) для построения органических веществ клетки из углекислого газа и неорганических солей [1] .

В числе автотрофов установлены бактерии, обладающие способностью усваивать углерод не только из углекислого газа окружающего воздуха, но и из органических соединений. Это так называемые миксотрофы (организмы со смешанным типом питания) [3] [1] .

Источник

Какие типы питания характерны для бактерий?

Бактерии, как и все живые клетки, нуждаются в энергии и питательных веществах для построения белков и структурных мембран, а также управления биохимическими процессами. Бактериям необходимы источники углерода, азота, фосфора, железа и большого количества других молекул. Углерод, азот и вода используются в самых больших количествах. Питательные потребности бактерий могут быть сгруппированы в зависимости от источника углерода и энергии. Одни виды бактерий должны потреблять предварительно сформированные органические молекулы для получения энергии, в то время как другие бактерии могут генерировать свою собственную энергию из неорганических источников.

Автотрофы и гетеротрофы

У бактерий, как и других живых организмов есть два основных способа питания. Одни бактерии получают энергию, потребляя органические молекулы. Эти организмы являются гетеротрофами, как животные и грибы, питающиеся другими организмами. Есть также бактерии, которые производят пищу самостоятельно. Они преобразовывают световую энергию (фототрофы) или химические неорганические вещества (хемотрофы) в полезную энергию, необходимую для их существования. Эти бактерии являются автотрофами, как растения и водоросли.

Бактерии, питающиеся неорганическими соединениями

Некоторые автотрофные бактерии, называемые хемотрофами, синтезируют пищу из неорганических соединений посредством хемосинтеза. Двуокись углерода обычно является единственным источником клеточного углерода для хемосинтезирующих бактерий. Эти автотрофные микроорганизмы используют сероводород, аммиак или газообразный водород для восстановления углерода до необходимых углеводов. Нитрифицирующие бактерии, которые окисляют аммиак с образованием нитритов и нитратов, являются примером бактерий, использующих автотрофный способ питания, или, более конкретно, химиоавтотрофное питание.

Бактерии, потребляющие органические соединения

Гетеротрофным бактериям требуются органические источники углерода, такие как углеводы, жиры и аминокислоты. Примером могут служить сапрофитные бактерии. Они получают свое питание из отмершего органического вещества. Используя ферменты, эти бактерии расщепляют сложные соединения и используют питательные вещества для высвобождения энергии. Сапрофитные бактерии являются разложителями (редуцентами) и играют важную роль в экосистеме, выделяя более простые продукты, которые могут использовать растения и животные.

Бактерии, которые используют свет в качестве пищи

Фототрофные бактерии – автотрофы, поглощающие световую энергию, а затем используют ее в фотосинтезе для создания клеточной энергии. Есть два типа бактерий-фототрофов. Те, которые не производят кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза, называются анаэробными бактериями, а те, которые производят кислород, называются аэробными. Цианобактерии – это пример бактерий, осуществляющих фотоавтотрофное питание. Фототрофами могут быть как автотрофы, так и гетеротрофы. Гетеротрофные фототрофы потребляют органический углерод в дополнение к производству органических молекул посредством фотосинтеза.

Бактерии, питающиеся химическими веществами

Эти бактерии получают химическую энергию из окружающей среды и превращают ее в аденозинтрифосфат (АТФ) для использования в клетках. Эти бактерии также считаются хемотрофами и получают энергию в результате окислительно-восстановительных реакций неорганических соединений, таких как аммиак, сероводород и железо. Например, серные бактерии – хемоавтотрофы, которые производят энергию, окисляя сероводород до серы и воды. Этот процесс является формой хемосинтеза.

Источник

Какие группы бактерий по способу питания могут быть и в чем их различия

Каждый живой организм, даже одноклеточный, которым является бактерия, нуждается в питательных веществах. Царство микробов огромно, его представителей отличают между собой по многим признакам. В частности, по способу питания бактерии делятся на автотрофные и гетеротрофные организмы.

Микроорганизмы автотрофного и гетеротрофного способов питания – два огромных звена в круговороте веществ на Земле. Первые создают начальные органические элементы для жизнеобеспечения следующего яруса живых организмов.

Вторые формируют биомассу для питания животных и растений, сопровождают их в течение жизни, затем уничтожают мертвые тела вплоть до неорганических веществ, создавая пищу для автотрофов. Цикл начинается снова.

Принципиальные отличия питания двух групп микробов

Разделение бактерий на две группы стало возможным после изучения их обменных процессов. Оказалось, что одни обладают большей самостоятельностью, чем другие.

1. Автотрофам свойственно питание неорганическими веществами простейшей структуры (водород, азот, углерод и другие). Из них бактерия самостоятельно создает сложные органические конструкции для жизнедеятельности.
2. Гетеротрофы нуждаются в готовых органических элементах для своего питания.

Оба вида организмов могут поглощать необходимые им вещества только в виде растворов, поэтому важнейший элемент бактериального питания – вода. Еще она является поставщиком кислорода и водорода для реакций окисления/восстановления.

Автотрофные микроорганизмы

По способам питания автотрофные бактерии относятся к двум подгруппам в зависимости от своего энергообеспечения:

• фотосинтезирующие бациллы, использующие для обменных процессов энергию светового излучения;
• хемосинтезирующие организмы, которые для достижения этих целей прибегают к окислительно-восстановительным реакциям.

Автотрофы относятся преимущественно к почвенным микроорганизмам. Они обогащают почву органикой, что делает ее более плодородной. Активно «трудятся» в приземном слое, превращая опавшую листву, пожухлую траву в питательный гумус.

Фактически автотрофы создают органические вещества, которые используются в питании гетеротрофными организмами. А неорганические остатки колоний автотрофных железобактерий через тысячи лет могут стать месторождениями одноименных руд.

Человеческий организм для бактерий данного типа питания не представляет интереса в качестве среды обитания. Тела людей состоят из сложных органических соединений. Для автотрофных микробов они «несъедобны». По-другому относятся к человеческому организму как питательной среде бациллы гетеротрофного способа питания.

Гетеротрофные бактерии

Эти представители микромира существуют за счет других живых организмов, употребляя в пищу составляющие их органические вещества. Есть три исхода «встречи» бактерии-гетеротрофа и хозяина:

• микроб убивает животное или растение;
• иммунная защита хозяина уничтожает бациллу;
• возникает неактивное бактерионосительство или взаимовыгодное сосуществование.

Один и тот же микроорганизм в разных условиях может быть участником любой из трех ситуаций. Первоначальное его попадание в сильный молодой организм закончится смертью микроба или бактерионосительством. Как только организм хозяина ослабеет, бацилла активируется и убьет его.

По признакам взаимоотношений бактерий-гетеротрофов с живыми организмами их условно относят к трем большим группам.

• Патогенные микробы, которые, паразитируя в организме жертвы, вызывают у нее инфекционные заболевания.
• Сапрофитная флора – тихий паразит. Эти микробы могут жить в организме хозяина, не причиняя ему неприятностей. Они питаются омертвевшими клетками, остатками веществ, которые прошли через систему пищеварения хозяина.
• Симбиотические микроорганизмы взамен потребляемых ресурсов организма хозяина вырабатывают для него полезные вещества. Например, клубеньковые бактерии растений или витаминопродуцирующие микроорганизмы кишечника человека. Иногда эта взаимозависимость настолько сильна, что в случае гибели микрофлоры умирает ее бывший носитель.

Значение бактерий разного способа питания для природы и человека

Автотрофные бактерии имеют узкую «специализацию», но от этого их значение для природы не становится меньше, чем гетеротрофов. Автотрофы создают основу для всего органического многообразия на нашей планете. Многие из них становятся «создателями» минеральных месторождений.

У гетеротрофных микробов функций больше.

1. Естественный отбор, который они осуществляют, уничтожая слабые, больные и старые организмы.
2. Помощь в жизнеобеспечении (клубеньковые бактерии у растений, вырабатывающие витамины – у животных).
3. Санитарная роль состоит в гнилостном разложении останков живых существ.

Роль бактерий-гетеротрофов в естественном отборе ясна и прозрачна. Природа стремится к совершенству, поэтому слабые организмы уничтожаются, давая место для появления более сильных особей. Устраняются и генетически несовершенные субъекты, возникающие в процессе эволюции.

Оставшимся оказывается помощь для их развития. Показательны два примера из растительной и животной жизни.

• Клубеньковые бактерии служат обогащению почвы азотом из воздуха. Они имеют специальные элементы (мезосомы), которые фиксируют азот из окружающей среды. Живут клубеньковые бактерии в корнях растений семейства бобовых.

Попадают они туда через микротрещины, потом выделяют вещества, которые стимулируют размножение клеток корня. На нем возникают клубеньковые утолщения. В них клубеньковые бактерии накапливают азот для обмена с растением на углеводы.

Этот феномен синергизма клубеньковых растений и микроорганизмов люди используют в сельском хозяйстве. Бедные азотом почвы засеивают бобовыми растениями, клубеньковые бактерии которых обогащают их азотом.

По осени их запахивают в землю. Так необходимый азот попадает из погибших растений и клубеньковых микроорганизмов в почву для последующего употребления другими культурами, которыми засеют это поле.

• Кишечник животных изнутри выстлан гетеротрофными бактериями, которые вырабатывают витамины группы B и K. Таким образом, недостаток их в пище животных и человека восполняют бактерии-симбионты гетеротрофного способа питания.

Помимо этого, гетеротрофы используются для квашения овощей, бродильных процессов. Одним из таких является молочнокислое брожение. В результате получается большое разнообразие молочнокислых продуктов, необходимых для питания человека.

Многие люди имеют аллергию на цельное молоко домашних животных. Употребление молочнокислых продуктов такой реакции не вызывает, потому что белок в них денатурирован. А он ответственен за развитие аллергических реакций.

Заключительная роль гетеротрофов в жизни каждого существа – гнилостное разложение его органических остатков. Процессы гниения необходимы природе так же, как и возникновение жизни. Микроорганизмы, осуществляющие гнилостные разрушения органики, в этот период очень опасны.

Во время гниения даже сапрофиты и симбионты могут переродиться в хищников. Гнилостные массы имеют в своем составе высокие концентрации высокопатогенных микроорганизмов. Но без такой «грязной» работы бактерий немыслимо продолжение жизни.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Источник