По способу питания бактерии могут быть автотрофами

Питание бактерий

Питание бактерий – это процесс поглощения и усвоения бактериальной клеткой пластического материала и энергии в результате преобразовательных реакций [4] .

Питание является неотъемлемой функцией каждого живого организма. В процессе питания организм получает вещества, идущие на синтез клеточных структур и служащие источником энергии для всех процессов жизнедеятельности. Для питания микроорганизмов необходимы те же элементы, что и для животных, и растений. Первоочередные элементы питания – углерод, азот, кислород, водород, являющиеся основой всех органических веществ, которые входят в состав живой клетки как прокариоритеческих так и эукариоэтических организмов [5] .

Типы питания бактерий чрезвычайно разнообразны. Различаются они в зависимости от способа поступления питательных веществ бактериальной клетки, источников углерода и азота, способа получения энергии, природы доноров электронов [4] .

Содержание:

Способы поступления питательных веществ

По способам поступления питательных веществ бактерии подразделяются на:

• голофиты (греч. holos – полноценный и греч. phyticos – относящийся к растениям) – бактерии неспособные выделять в окружающую среду ферменты, расщепляющие субстраты, потребляют вещества только в растворенном, молекулярном виде;
• голозои (греч. holos – полноценный и греч. zoikos – относящийся к животным) – бактерии, обладающие комплексом ферментов, обеспечивающие внешнее питание – расщепление субстратов до молекул вне бактериальной клетки, после чего молекулы питательных веществ транспортируются внутрь бактерии[4] .

Гетеротрофные бактерии: культура Erwinia amylovora

Источники углерода

По источникам углерода различают:

• автотрофы (греч. autos– сам, trophe – пища) – бактерии, использующие в качестве источника углерода углекислый газ (CO₂), из которого осуществляют синтез всех углеродосодержащих веществ;
• гетеротрофы (греч.geteros– другой, trophe– пища) – бактерии, использующие в качестве источника углерода различные органические вещества в молекулярной форме (многоатомные спирты, углеводы, жирные кислоты, аминокислоты) [4] .

Наибольшая степень гетеротрофности отмечается у прокариот, живущих только внутри других живых клеток, в частности хламидий и риккетсий [4] .

Источники энергии

В зависимости от используемых источников энергии бактерии подразделяют на два типа:

• фототрофы – бактерии способные использовать солнечную энергию;
• хемотрофы – бактерии, получающие энергию при окислительно-восстановительных реакциях [4] .

Хемоорганотрофные бактерии

Pectobacterium carotovorum ssp. carotovorum вытекают из тканей капусты [6] .

Природа доноров электронов

• литотрофы (греч. litos – камень) – бактерии, использующие в качестве доноров электронов неорганические вещества: водород (Н₂), сероводород (Н₂S), аммиак (NH₃), серу (S), углекислый газ(CО₂₎, ионы железа (Fe₂₊) и многие другие;
• органотрофы – бактерии, использующие в качестве донора электронов органические соединения (углеводы, аминокислоты) [4] .

В зависимости от источника энергии и природы донора электронов возможно четыре основных типа энергетического метаболизма: хемолитотрофия, хемоорганотрофия, фотолитотрофия, фотоорганотрофия. Таки образом, бактерии разделяют на:

• хемолитотрофы – бактерии, получающие энергию при окислительно-восстановительных реакциях и использующие в качестве доноров электронов неорганические вещества;
• хемоорганотрофы – бактерии, получающие энергию при окислительно-восстановительных реакциях и использующие в качестве донора электронов органические соединения;
• фотолитотрофы – бактерии, получающие энергию в результате фотосинтеза (солнечная энергия) и использующие в качестве доноров электронов неорганические вещества;
• фотоорганотрофы – бактерии, получающие энергию в результате фотосинтеза (солнечная энергия) и использующие в качестве донора электронов органические соединения [2] .

Источники углерода, энергии и доноров электронов

Каждый тип энергетического метаболизма осуществляется на базе различных биосинтетических способностей организма. Как отмечалось выше, прокариоты, прежде всего, делятся на автрофов и гетеротрофов. В последствие, те же микроорганизмы распределяются ещё по группам: фототрофы, хемотрофы, литотрофы, органотрофы [3] .

Следовательно, выделяется восемь сочетаний типов энергетического и конструктивного метаболизма, отражающие возможности способов питания прокариот:

Способы питания прокариот представлены в Таблице 1 [2] .

Всем перечисленным способам питания соответствуют реально существующие прокариоты. Однако число видов, относящихся к той или иной группе, далеко не одинаково. Большинство видов сосредоточено в группе с хемоорганогетеротрофным типом питания. В числе фотосинтезирующих прокариот (фототрофов) подавляющее число (все цианобактерии, большинство пурпурных и зеленых серобактерий) – фотолитотрофы [2] .

Кроме указанных восьми типов питания, отмечается существование миксотрофов – организмов, способных одновременно использовать различные возможности питания. Например, способные одновременно окислять органические и минеральные соединения или использующие в качестве источника углерода, как диоксид углерода, так и органические вещества [3] .

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