Кто по способу питания клубеньковые бактерии

Типы питания

Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru .

В этой статье рубрики «Из диалогов в комментариях» собраны вопросы читателей и мои ответы на них по типам питания. Хотя все организмы по типу питания относят к автотрофным или гетеротрофным, но не для всех форм жизни всё выглядит так «прозрачно». А вопросов в заданиях ЕГЭ или ОГЭ по типам питания бывает не мало.

Самой хорошей базой для подготовки к сдаче экзаменов по биологии, кроме изучения учебников, является Открытый банк заданий ФИПИ, включающий тесты КИМов за все прошлые годы сдачи ЕГЭ и ОГЭ (ГИА) в нашей стране.

1. Ольга: Встретила такой вопрос на соотнесение. Азотфиксирующие клубеньковые бактерии являются автотрофами или гетеротрофами? Хемосинтез есть — обычно относим к авто-. Но от растений они берут органику в симбиозе, то есть по типу добывания углерода потребители получается. Если бы разговор был о свободноживущих ризобиях, даже не сомневалась бы в автотрофности. А тут подрастерялась.

Б.Ф.: Правильно, Ольга, что «подрастерявшись» написали мне этот комментарий. Думаю, что ваш вопрос может быть непонятен многим.
Ни при каких условиях азотфиксирующие бактерии (бактерии, имеющие фермент нитрогеназу, за счет которого они и способны «разрушить» мощнейшую тройную ковалентную связь в молекуле N₂), находясь в ризосфере растений или уже внедрившись в корни бобовых и образовав клубеньки — не способны к автотрофии. Видимо Вы спутали азотфиксаторов с нитрификаторами. Нитрификаторы — действительно хемотрофы: берут энергию для связывания СО₂ за счет окисления нитратного азота в нитритный.
Азотфиксация же, усвоение молекулярного азота воздуха — это глобальнейший их процессов на Земле, сравнимый по значимости лишь с фотосинтезом, требует для своего осуществления огромного количества энергии в связанной форме. Лучшим источником энергии для азотфиксаторов, как яркого примера гетеротрофного питания, являются углеводы. Поэтому бактерии-азотфиксаторы могут хорошо «работать» только вблизи растений (в их ризосфере, где выделяется растениями много углеводов) или внутри растений (в клубеньках).

Ольга: Понятно, не хватило времени и усилий подтянуть теорию по вопросу. Спасибо, предельно понятно. Надеюсь, с ЕГЭ не разойдемся. Но еще почитаю…

2 . Анна: У меня такой вопрос. Если всем растениям необходимы азотные удобрения, то они все могут фиксировать азот? Думала, что это привилегия только бобовых с их клубеньковыми бактериями.

Б.Ф.: Никакие растения, ни бобовые, ни растения других семейств не способны фиксировать азот (имеется в виду использовать для питания атмосферный азот N₂). Все растения питаются уже связанными формами азота: нитратным азотом или аммонийным азотом. Из воздуха способны усваивать азот только некоторые (их очень мало видов) азотфиксирующие бактерии. Таковыми являются симбиотические клубеньковые бактерии, селящиеся в корнях бобовых растений, и различные свободноживущие бактерии-азотфиксаторы, заселяющие зону вблизи корней любых растений (ризосферные бактерии).
Симбиотическая фиксация N2 более эффективный процесс, чем фиксация N₂ ризосферными бактериями, поэтому бобовые растения меньше требуют для жизни затрат почвенного минерального азота, чем не бобовые. При выращивании бобовых в агроценозах, они, соответственно, будут требовать меньших доз азотных минеральных удобрений, чем, например, злаковые растения.

3. Светлана: Помогите мне разобраться с бактериями. Какие куда следует отнести. Меня интересуют клубеньковые, азотобактер, нитрифицирующие. Мои мысли: нитрифицирующие однозначно хемосинтетики, клубеньковые симбионты скорее автотрофы (аминоавтотрофы), азотобактер свободноживущие (аминоавтотрофы) значит клубеньковые и азотобактер автотрофы.

Б.Ф.: Да, Вы правы, что нитрифицирующие бактерии — это автотрофные бактерии (хемосинтетики).
Но клубеньковые бактерии и азотобактер — это ГЕТЕРОТРОФНЫЕ организмы, способные к фиксации атмосферного азота N₂. Азотфиксация — очень энергоемкий процесс, требующий больших количеств легкодоступных органических веществ — углеводов в качестве источника энергии. Эти углеводы клубеньковые бактерии получают в необходимом количестве за счет фотосинтеза растений, находясь непосредственно внутри клубеньков корней бобовых растений. Свободноживущему азотобактеру тоже необходимо огромное количество углеводов, поэтому он будет активно размножаться и фиксировать азот атмосферы только вблизи корней растений (в их ризосферной зоне), куда поступают продукты фотосинтеза.
Лишь с точки зрения питания азотом азотфиксаторы — аминоавтотрофы. А с точки зрения деления всех организмов на автотрофов (способных самим создать органические вещества из неорганических) и гетеротрофов (нуждающихся в готовых органических веществах как источнике углерода и энергии), нитрификаторы — автотрофные (хемотрофные) организмы, а клубеньковые бактерии и любые другие азотфиксирующие (фиксирующие молекулярный азот воздуха N₂) бактерии — гетеротрофные организмы.

4. Елена: Борис Фагимович, помогите разобраться с вопросом. Каково биологическое значение хемосинтеза?
а) разрушение горных пород
б) снижение концентрации СО₂ в атмосфере
в) очищение сточных вод
г) образование полезных ископаемых.
Даже не знаю, что и выбирать… с одной стороны, железо- и серобактерии накапливают в своих клетках в процессе хемосинтеза соединения железа и серы, способствуя «образованию полезных ископаемых». С другой стороны, серобактерии, разлагающие сероводород, применяют для очистки сточных вод. И вот еще нашла такую информацию: «Серобактерии способствуют постепенному разрушению и выветриванию горных пород вследствие образования ими серной кислоты, являются причиной порчи каменных и металлических сооружений, выщелачивания руд и серных месторождений». А ответ то нужен один…. Склоняюсь больше к ответу — г)

Б.Ф.: Вы правы в том, что в принципе все ответы являются правильными, если рассматривать роль хемосинтетиков в природе вообще. Но на вопрос о их «биологической роли» составители этого задания, очевидно, ждут от учащихся ответа б). К фундаментальным знаниям по школьной биологии, прежде всего, относится знание того, что хемосинтетики — это автотрофные организмы и они, как и фотосинтетики, строят органические вещества своих клеток из СО₂ воздуха (значит будут снижать концентрацию углекислоты в атмосфере).

Елена: Ааа, ясно теперь! Надо было упор делать на слово «биологическое», а не «значение»… Но разве «биологическое значение» и роль в природе не идентичные понятия? Печально, что ЕГЭ превращается не в проверку знаний, а в «угадай, что от тебя хотят».

5 . Дмитрий: Является ли корректным предложение: «Гетеротрофы потребляют энергию солнечного света, преобразованную автотрофами в энергию химических связей»? Это ответ на вопрос C1 «Энергию какого типа потребляют гетеротрофные живые организмы?».

Б.Ф.: Конечно ответ не совсем выглядит корректным. Правильнее написать, что “Гетеротрофы потребляют энергию готовых органических веществ, изначально образованных автотрофами за счет энергии солнечного света».

6. Дмитрий: Много вопросов в ЕГЭ насчёт транспорта воды и минеральных веществ — корневое давление, транспирация, осмос. А за счёт чего осуществляется движение органических веществ — как «вверх» так и «вниз»? Так же по градиенту концентрации?

Б.Ф.: Воде, с растворенными в ней минеральными веществами, необходимо подниматься из почвы вверх по растению (преодолевая силы земного притяжения — гравитацию). Поэтому и нужен «насос» для поднятия воды по ксилеме. А органические вещества образуются вверху растения в листьях и они, наоборот, под действием сил тяжести свободно перемещаются вниз по стеблю (флоэмный ток) к корням.

7. Светлана: Борис Фагимович, очень часто сталкиваюсь с вопросом о цианобактериях. Они относятся к фотосинтетикам, а не хемосинтетикам, да?

Б.Ф.: Да, Светлана, цианобактерии (или сине-зеленые бактерии), раньше неправильно называли сине-зеленые водоросли, являются фотосинтезирующими бактериями. Они уникальны еще и тем, что способны к азотфиксации.

Светлана: То есть они ещё и хемосинтетики. Или я чего то недопонимаю?

Б.Ф.: Нет, Светлана. Азотфиксация очень энергозатратный процесс «по расщеплению» тройной связи в молекуле N₂. В природе его могут осуществлять только немногие бактерии-азотфиксаторы, питающиеся углеводами растений. Конечно же, они все гетеротрофы. Вот бактерии нитрификаторы (переводящие нитритный азот в нитратный) являются хемосинтетиками.

8. Айдар: В какое время возникает первичный крахмал? В чем его биологическая роль?

Б.Ф.: Первичный или ассимиляционный крахмал образуется в результате процесса связывания углекислоты в строме хлоропластов в цикле Кальвина в «темновую» фазу фотосинтеза. Этот процесс не обязательно должен происходить ночью, а стадия так названа, так как для осуществления этого процесса свет не требуется.
Биологическую роль фотосинтезированного крахмала невозможно переоценить, так как он является энергетическим материалом для растения. А растения в целом на планете Земля, являясь первичными продуцентами органических веществ, обеспечивают существование всех остальных групп организмов (животных, бактерий, грибов).

Уважаемые посетители блога, у кого возникнут вопросы к репетитору биологии по Скайпу, пишите в комментариях, у меня на блоге вы можете приобрести ответы на все тесты ОБЗ ФИПИ за все годы проведения экзаменов по ЕГЭ и ОГЭ (ГИА).

Источник

Клубеньковые бактерии на корнях бобовых и других растений, значение в природе

Первый вид ризобий (Rhizobium leguminosarum) был идентифицирован в 1889 году, и все последующие виды были отнесены к роду Rhizobium. Однако, более поздние методы анализа заставили пересмотрели эту классификацию и сейчас многие из этих бактерий отнесены к другим родам. Срок Rhizobium все еще иногда используется как единственное от срока клубеньковые бактерии (rhizobia).

Наибольшее количество исследований сделана на видах, симбиотических с культурными представителями семейства бобовые (например, клевер, бобы и соя). Однако, в последнее время некоторые данные были получены также для диких видов бобовых.

Что же делать в такой ситуации ? Для начала советуем почитать эту статью. В данной статье подробно описываются методы борьбы с паразитами. Также рекомендуем обратиться к специалисту. Читать статью >>>

Клубеньковые бактерии не могут независимо фиксировать азот и требуют для этого растение-хозяина.

Что такое клубеньковые бактерии

Больше 2 тыс. лет назад земледельцы заметили, что бедные, выработавшие ресурс почвы дают урожаи после возделывания на них бобовых культур. Следующие попытки раскрыть секрет были в 1838 г.: Ж.-Б. Буссенго решил, что листья бобовых фиксируют азот, однако опыты с неблагоприятной водной средой не подтвердили это. В 1901 г. была открыта Azotobacter chroococcum (6 видов из рода азотобактер). Первый препарат на основе «земляных» бактерий Нитрагин был создан в 1897-м.

Rhizobium (от греческих слов riza — корень и bios — жизнь) — гетерогенная группа азотфиксирующих бактерий, живущих в почве, в корневых узелках растений семейства бобовых в симбиозе с ними.

Все клубеньковые бактерии – это микроаэрофилы. Им свойственна палочковидная/овальная форма. Относятся Rhizobium (Rhizobiales) к способным переводить газообразную форму азота в усвояемую растениями – растворимую. Факты:

1. По тому, насколько влияют микроорганизмы на урожай, их разделяют на активные (эффективно обогащают почву), малоактивные и неактивные (неэффективные).
2. Когда нет влаги, они не размножаются, поэтому при засушливом климате специально зараженные растения вводят в почву глубже.
3. Оптимальная температура для размножения всех представителей азотфиксирующих – 20-30°С, но рост продолжается и при 0-35°С. Лучшая среда (pH) – нейтральная, порядка 6,5-7,1, а вот кислая вызывает гибель колоний.
4. Благодаря опытам Московской сельхозакадемии выяснилось, что даже при условии отсутствия «доноров» бактериальный материал не покидает почву до 50 лет.
5. Микроорганизмы способны пережить даже условия после атомного взрыва, выдержать гамма-излучение и ультрафиолет, солнечную радиацию, но не могут обитать при высокой температуре.
6. Максимальное значение микроорганизмы имеют для развития корня.

Благоприятные условия и жизнь бактерий внутри клубенька

Клубеньковые бактерии демонстрируют различную эффективность фиксации азота в зависимости от условий, в которых живут и размножаются. Это кислотность почвы, ее влажность, а также наличие органических веществ (углеводов), калия, фосфора. Сравнительно недавно было обнаружено положительное влияние на клубеньковые бактерии молибдена. Его препараты вместе с известкованием приводят к существенному повышению количества белка в зернах бобовых растений. Действие бора и молибдена связано с тем, что они принимают участие в работе ферментов-дегидрогеназ.

Существуют клубеньковые бактерии с различной эффективностью азотфиксации. Чувствительность к условиям обитания во многом зависит от растений-хозяев и их требований к качеству почв. Так, клубеньковые микроорганизмы клевера более устойчивы к повышенной кислотности почв, чем их сородичи, сотрудничающие с люцерной.

Оптимальной температурой для этих микроорганизмов является 24-26°С. Их препараты способны храниться в неактивном состоянии при температуре от –2 до –4°С.

Их появление в клетках корней начинается с проникновения сквозь корневые волоски. Сначала образуется тяж внутри волоска, затем бактерии проникают внутрь корней растений, стимулируя их разрастание и образование клубеньков. Согласно современным данным, клубеньковые бактерии способны жить только в полиплоидных (несущих увеличенное количество хромосомных наборов) клетках корней растений.

Роль клубеньковых бактерий в природе

Помимо фиксации атмосферного азота роль клубеньковых бактерий в природе очень велика. В процессе размножения они «занимаются» синтезом витаминов, природных антибиотиков, способствуют развитию сначала корня, а затем и ботвы. Польза заключается в том, что почвенные бактерии азотфиксирующего типа за счет симбиоза с растениями:

• являются частью круговорота вещества – азота;
• синтезируют фитогормоны, стимулируя рост растений;
• могут использоваться как способ самоочищения загрязненных тяжелыми металлами почв при минерализующих факторах (природных/предприятиях);
• разлагают некоторые хлорсодержащие соединения.

Функции клубеньковых бактерий

Учеными установлен целый список функций, которые выполняются этими микроорганизмами:

• ассимиляция различных углеводных соединений;
• ассимиляция органических кислот;
• ассимиляция многоатомных спиртов;
• ассимиляция молекулярного азота в симбиозе с растениями;
• повышение урожайности бобовых;
• выделение веществ, способствующих активизации разрастания корневой системы;
• повышение показателя плодородия почвы.

В этом видео рассказано о клубеньковых бактериях.

Активность выполнения перечисленных функций зависит от ряда причин, среди которых выделяют:

• температурные показатели окружающей среды – при повышенных температурах они прекращают свою активную жизнедеятельность;
• освещения;
• кислотно-щелочного баланса почвы;
• наличия достаточного количества кислорода;
• наличия в земле большого количества питательных микроэлементов.

Фиксация прокариотами атмосферного азота зависит от влияния внешних условий. Например, при большом содержании в почве азотнокислых и аммиачных солей, скорость азотной фиксации угасает, а при их дефиците, наоборот, увеличивается. Это обусловлено тем, что находящиеся в растении и почве азотистые соединения блокируют притяжение их новых «порций» из атмосферы. Также на эту способность оказывает влияние и молибден: при его добавлении в почву процесс азотного притяжения активизируется. Это объясняется тем, что молибден является составляющей ферментов, которые осуществляют фиксацию атмосферного азота.

Бобовые растения и клубеньковые бактерии

Как взаимодействуют бобовые растения и клубеньковые бактерии? После заражения растения продуценты усваивают азот из воздуха, преобразуя его в соединение, пригодное для питания не только паразита, но и для «хозяина». Есть несколько теорий о том, как отдельные элементы образуют бактериальные клубеньки. Происходит заражение растений:

• через повреждение тканей;
• проникновением через корневые волоски;
• внедрением через молодые верхушки корня;
• благодаря бактериям-спутницам.

Симбиотические бактерии рода Ризобиум, проникнув в корень, перемещаются в его ткани, легко преодолевая межклеточное пространство группами или одиночными клетками (как у люпина). Чаще же клетка при размножении образовывают инфекционные нити (тяжи, колонии). Их количество различается по типам растений. Часто встречаются общие нити заражения, формирующие один клубенек.

Фиксация азота бактериями

Ценность, которую представляет фиксация азота бактериями, огромна: это не только восстанавливает почву, но и позволяет получать более богатые урожаи, чем на перегное или химических удобрениях. Происходит взаимодействие вещества и азотфиксатора:

• у Azotobacter («автономных», не требующих наличия растения) – ферментами, за счет кислорода в клетке;
• у Rhizobium (клубеньковые бактерии) – только в присутствии магния, серы, железа.

Азотфиксирующие растения

По растениям группируются виды, на которые подразделяются азотфиксирующие бактерии. В сельском хозяйстве учитывают, что бобовые – не единственные «хозяева» природных удобрений, помогающих усваивать атмосферный азот. Существует несколько растений, корневища которых являются благоприятной средой для обитания таких микроорганизмов. К ним относятся:

• представители семейства бобовых;
• люцерна;
• донник;
• клевер;
• гороха;
• чин;
• кормовые бобы;
• соя;
• люпин;
• сераделла;
• фасоль;
• арахис;
• вигна;
• коровий горох;
• ольха;
• лесной вейник.

Интересно, что эти микроорганизмы полиморфны, то есть их форма может быть абсолютно разнообразной: от овальной до нитевидной. Также они могут быть подвижными, а могут и утрачивать эту способность. В основном молодые представители характеризуются формой палочки, которая со временем деформируется. Такие изменения обуславливаются накоплением большого количества питательных веществ.

Клубеньковые бактерии: примеры пользы

Этот вид бактериальных форм способен скапливать азот, что очень важно не только для самого растения, но и для сельского хозяйства в целом. Симбиоз посадки и прокариот значительно увеличивает урожайность. Также многие фермеры и дачники дополнительно подкармливают посадки, изготавливая из бактериальных форм, формирующих клубеньки, удобрения. Оно используется для обрабатывания семян бобовых культур. Такая обработка позволяет активизировать процесс дальнейшего инфицирования корневищ.

Еще один пример пользы таких прокариот – участие в круговороте азотистых соединений в природе. Такой вывод обуславливается тем, что по статистике, на 1 гектар высаженных бобовых, достигших плодоносящего периода и вступивших в симбиоз с прокариотами такого типа, связывает в среднем 100-400 килограмм азота.

В процессе своего размножения они синтезирую витамины, антибиотические вещества природного происхождения, что способствует ускоренному развитию корневой системы. Также они ускоряют рост посадки, синтезируя фитогормоны.

Питание клубеньковых бактерий

Эти бактериальные формы питаются соединениями, которые вырабатываются флорой взамен на то, что они улавливают азот из воздуха и формируют его в форму, пригодную для поглощения растительными культурами. Так, из корневой системы они добывают углеводные соединения. Помимо углеводов, они могут поглощать сахара, аминокислоты и иные вещества, которые выделяются корневой системой.

Благодаря такому сожительству вокруг корневой системы формируется ризосфера – слой почвы, который насыщен полезными и питательными веществами, переработанными из отмерших участков флоры. Такие полезные вещества доступны для питания растительных культур и самих бактериальных клеток, что подтверждает факт взаимополезного бактериально-растительного симбиоза.

Победить паразитов можно!

Антипаразитарный комплекс® — Надежное и безопасное избавление от паразитов за 21 день!

• В состав входят только природные компоненты;
• Не вызывает побочных эффектов;
• Абсолютно безопасен;
• Защищает от паразитов печень, сердце, легкие, желудок, кожу;
• Выводит из организма продукты жизнедеятельности паразитов.
• Эффективно уничтожает большую часть видов гельминтов за 21 день.

Сейчас действует льготная программа на бесплатную упаковку. Читать мнение экспертов.

Мезофилы у животных и растений, температура размножения

Грибы паразиты растений: представители, жизненный цикл развития

Значение паразитов в природе: роль паразитических червей, грибов и бактерий

Бактерии симбионты человека, животных и растений: примеры, питание, значение

Сенная палочка: описание бактерии, питание, значение для человека и растений

Грибы паразиты злаковых растений: представители, жизненный цикл

Список литературы

• Centers for Disease Controland Prevention. Brucellosis. Parasites. Ссылка
• Corbel M. J. Parasitic diseases // World Health Organization. Ссылка
• Young E. J. Best matches for intestinal parasites // Clinical Infectious Diseases. — 1995. Vol. 21. — P. 283-290. Ссылка
• Ющук Н.Д., Венгеров Ю. А. Инфекционные болезни: учебник. — 2-е издание. — М.: Медицина, 2003. — 544 с.
• Распространенность паразитарных болезней среди населения, 2009 / Коколова Л. М., Решетников А. Д., Платонов Т. А., Верховцева Л. А.
• Гельминты домашних плотоядных Воронежской области, 2011 / Никулин П. И., Ромашов Б. В.

Лучшие истории наших читателей

Тема: Во всех бедах виноваты паразиты!

От кого: Людмила С. ([email protected])

Кому: Администрации Noparasites.ru

Не так давно мое состояние здоровья ухудшилось. Начала чувствовать постоянную усталость, появились головные боли, лень и какая-то бесконечная апатия. С ЖКТ тоже появились проблемы: вздутие, понос, боли и неприятный запах изо рта.

Думала, что это из-за тяжелой работы и надеялась, что само все пройдет. Но с каждым днем мне становилось все хуже. Врачи тоже ничего толком сказать не могли. Вроде как все в норме, но я-то чувствую, что мой организм не здоров.

Решила обратиться в частную клинику. Тут мне посоветовали на ряду с общими анализами, сдать анализ на паразитов. Так вот в одном из анализов у меня обнаружили паразитов. По словам врачей – это были глисты, которые есть у 90% людей и заражен практически каждый, в большей или меньшей степени.

Мне назначили курс противопаразитных лекарств. Но результатов мне это не дало. Через неделю мне подруга прислала ссылку на одну статью, где какой-то врач паразитолог делился реальными советами по борьбе с паразитами. Эта статья буквально спасла мою жизнь. Я выполнила все советы, что там были и через пару дней мне стало гораздо лучше!

Улучшилось пищеварение, прошли головные боли и появилась та жизненная энергия, которой мне так не хватало. Для надежности, я еще раз сдала анализы и никаких паразитов не обнаружили!

Кто хочет почистить свой организм от паразитов, причем неважно, какие виды этих тварей в вас живут — прочитайте эту статью, уверена на 100% вам поможет! Перейти к статье>>>

Источник