Способы получения энергии бактериями типы питания

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

Способы питания бактерий — Науколандия

В живой природе встречаются два способа получения клетками органических веществ, т. е. два способа питания. Первый — это автотрофное питание, когда клетки организма сами способны синтезировать органические вещества из неорганических.

Второй способ — гетеротрофное питание, когда клетки нуждаются, чтобы в них поступали органические вещества из вне. Автотрофное питание характерно для царства растений, а гетеротрофное — для царства животных и царства грибов.

Бактерии можно считать одними из первых организмов, появившихся на Земле.

От них происходили растительные и животные клетки. Поэтому у бактерий встречаются оба главных способа питания, то есть среди них и автотрофы, и гетеротрофы. Причем каждый способ имеет несколько своих разновидностей.

На заре появления и развития жизни на Земле природа как бы «пробовала», «искала» возможные способы питания организмов. И «находила» более эффективные, которые в дальнейшем давали развитие более сложным организмам.

Несмотря на то, что среди бактерий есть как автотрофы, так и гетеротрофы, однако гетеротрофных бактерий существенно больше.

Одними из представителей автотрофных бактерий являются цианобактерии. Их еще называют сине-зелеными водорослями. Однако это всё же бактерии, а не растения, так как их клетки не имеют ядер.

А водорослями их называют из-за того, что они образуют органические вещества из неорганических как растения, то есть с помощью процесса фотосинтеза. В процессе фотосинтеза образуется не только органическое вещество, но и выделяется кислород.

Когда на Земле только появилась жизнь, в атмосфере кислорода почти не было. По этой причине дыхание у организмов было бескислородное. Оно не эффективно. И это тормозило развитие жизни.

Появление фотосинтеза у цианобактерий и выделение ими кислорода способствовало тому, что в атмосфере начал накапливаться кислород. В дальнейшем появилось эффективное кислородное дыхание, и эволюция жизни на Земле ускорилась.

Кроме фотосинтеза у бактерий существует другой способ автотрофного питания — это хемосинтез.

Разница между ними заключается в том, что при фотосинтезе органические вещества синтезируются за счет энергии света, а при хемосинтезе — за счет энергии, которая выделяется при окислении неорганических веществ.

Например, железобактерии окисляют железо. Выделяющаяся при этом энергия идет на синтез органического вещества из неорганических.

Бактерии, которые питаются гетеротрофно, также бывают разными. Можно выделить бактерий-сапрофитов, бактерий-паразитов и бактерий-симбионтов.

Сапрофиты питаются за счет отмерших частей растений, погибших организмов. Они не наносят вред живым организмам.

Наоборот, они приносят пользу природе, разлагая органические вещества до неорганических, которые становятся доступны растениям.

Другими словами, бактерии-сапрофиты принимают активное участие в круговороте веществ в природе, что является важным для существования жизни на Земле.

Паразиты питаются за счет живых организмов и наносят им вред. Именно бактерии-паразиты приводят к многим болезням животных (в том числе человека) и растений. Они могут наносить серьезный вред сельскому хозяйству.

Симбионты сожительствуют с живыми организмами, и это сожительство приносит пользу как бактерии, так и организму-хозяину. Примерами бактерий-симбионтов являются клубеньковые бактерии, которые живут в корнях у бобовых растений.

Эти бактерии могут связывать азот из атмосферы в органические вещества и «делятся» ими с растением. Бобовое растение же дает бактериям питательные вещества.

Также другие бактерии-симбионты живут в кишечнике многих животных и помогают им переваривать пищу.

Питание бактерий

Автор: Светлана Васильевна

Каждая бактериальная клетка характеризуется особенностью поступления различных питательных элементов внутрь, минуя всю ее поверхность. При этом достаточно быстро происходят процесс метаболизма и приспособленности к постоянно изменяющимся условиям внешней среды.

Типы питания бактерий

Многочисленные бактерии распространены из-за того, что они имеют самые разные типы питания. Как известно, любой микроорганизм испытывает острую потребность в азоте, фосфоре, сере, а также других химических элементах.

Именно поэтому, в зависимости от того, каким образом микроорганизмы получают углерод, их можно поделить на аутотрофы, которые для создания новых клеток применяют так называемый диоксид углерода, а также гетеротрофы, которые для своего развития потребляют уже готовые и сформированные органические соединения. Это основные виды бактерий, которые существуют на сегодняшний день.

К аутотрофным бактериям мы можем причислить бактерии, которые располагаются в почве, серобактерии, железобактерии, а также многие другие типы.

Гетеротрофные бактерии могут осуществлять так называемую утилизацию умерших организмов, поэтому их называют сапрофитами.

Также встречаются в большом количестве бактерии, которые могут вызывать различные патологические заболевания, как у животных, так и у человека. Эти виды бактерий называются патогенными. Они в свою очередь делятся на облигатных и факультативных паразитов. Что касается облигатных паразитов, то они могут комфортно существовать только внутри клетки.

Данные виды бактерий включают различные вирусы и т.п.

Особенности бактерий также заключаются в том, что они могут окислять различные субстраты, в зависимости от чего их можно поделить еще на две группы. Все микроорганизмы, которые используют для жизнедеятельности неорганические соединения, называются литотрофные.

А те микроорганизмы, которые питаются органическими веществами, называются орнатрофами.

Также основные особенности бактерий заключаются в том, что они могут получать энергию из различных источников, благодаря чему их также можно поделить на фототрофов (водоросли) и хемотрофы, которые нуждаются в химическом получении энергии.

Рост бактерий

Для того чтобы любой микроорганизм рос, ему необходимо наличие определенных веществ, которые, в свою очередь, и имеют название фактор роста. Встречается такая ситуация, когда некоторые микроорганизмы не могут сами производить синтез веществ для питания, поэтому их искусственно добавляют в так называемые питательные среды.

Питание бактерий – это достаточно интересный процесс, который требует тщательного изучения. К самым известным факторам роста мы относим различные аминокислоты, которые позволяют восполнять нехватку белка, пурины и медины, позволяющие восстанавливать нуклеиновые кислоты, а также многие витамины, которые можно встретить в некоторых ферментах.

Чтобы отличать, к какому из факторов роста относятся различные микроорганизмы, принята специальная система обозначений и названий: ауксотрофы и прототрофы. Ауксотрофы испытывают необходимость только в нескольких факторах роста, а вот прототрофы могут производить синтез многочисленных элементов для поддержания своей жизнедеятельности.

В большинстве случаев среди этих элементов можно встретить глюкозу или соли аммония.

Механизмы питания

В зависимости от того, каким образом питательные вещества попадают в клетку, выделяется несколько основных типов. Все зависит от кислотности среды, величины самих молекул, а также от пропускаемой способности мембраны. Клеточная стенка позволяет пропускать только небольшие по размеру молекулы, масса которых не превышает 600Д.

Главная регулирующая основа любой клетки представлена цитоплазматической мембраной.

На сегодняшний день принято выделять четыре основных типа поступления питательных веществ внутрь клетки: всем известная диффузия, облегченная диффузия, транслокация групп, а также активный транспорт.

Самый простой из вышеперечисленных способов поступления веществ в клетку – простая диффузия, при которой в месте нехватки питательных веществ, они поступают туда. Так называемая пассивная диффузия происходит без каких-либо существенных энергетических затрат. Таким же образом происходит и облегченная диффузия, однако в этом случае уже потребляется некоторое количество энергии.

Что касается переносчиков, то среди них выделяют пермеазы, которые подвергаются фотосинтезу прямо в мембране. В этом случае энергия на синтез вообще не затрачивается, и все питательные вещества попадают в клетку посредством так называемого течения. В этом случае на питание бактерий выделяется достаточно большое количество метаболической энергии.

Для того чтобы произвести вывод веществ из клетки происходит диффузия. Активно задействованы транспортные системы.

Ферменты бактерий

Ферменты могут распознавать специальные субстраты, благодаря воздействию которых значительно ускоряется процесс протекания любой химической реакции. Сами по себе, ферменты – это белки, которые участвуют в различных процессах. При этом стоит учитывать тот момент, что большинство белков располагаются в различных частях клетки.

На сегодняшний день принято различать два типа ферментов: индуцибельные и конститутивные. Конститутивные ферменты подвергаются непрерывному синтезу внутри клетки, в то время как индуцибельные ферменты синтезируются только при острой нехватке.

Можно встретить такие типы ферментов, которые производят разрушение ткани клетки, что обусловлено наличием огромного количество токсинов в клетке. К таким ферментам мы относим коллагенозу и нейраминидазу.

На сегодняшний день значение бактерий сложно недооценить.

Самые разные различия в составе могут использоваться для идентификации того или иного отклонения как у человека, так и у животных. Зачастую бактерии используются для опытов в генной инженерии для получения новых продуктов и других веществ.

Не нашли подходящую информацию? Не беда! Воспользуйтесь поиском на сайте в верхнем правом углу.

Типы питания и группы микроорганизмов по типу питания

Типы питания и группы микроорганизмов по типу питания. Бактериальный фотосинтез и его типы. Систематика прокариот. Группы прокариотных организмов

Поступление питательных веществ в микробную клетку может происходить за счет : l осмоса и диффузии; l пассивного транспорта; l активного транспорта

По источникам углерода, необходимого для построения биополимеров, бактерии делятся на следующие группы: l автотрофы – микроорганизмы, которые используют как единственный источник углерода углекислый газ и не нуждаются в сложных органических соединениях; l гетеротрофы — микроорганизмы, которые используют в качестве источника углерода разнообразные органические углеродосодержащие соединения (углеводы, углеводороды, аминокислоты, органические кислоты) как биологического, так и небиологического происхождения.

В зависимости от источника получения энергии микроорганизмы делятся: l на фототрофные, способные использовать солнечную энергию, l хемотрофные, получающие энергию за счет окислительно восстановительных реакций.

Деление бактерий по типам дыхания l l l Облигатные аэробы (возбудители туберкулеза, чумы, холеры) Облигатные анаэробы (возбудители столбняка, ботулизма, газовой анаэробной инфекции, бактероиды, фузобактерии) Факультативные анаэробы (стафилококки, ешерихии, сальмонели, шигели и другие) Микроаэрофилы (молочнокислые, азотфиксирующие бактерии) Капнеичные (возбудитель бруцеллеза бычьего типа)

В зависимости от природы доноров электронов: фототрофные литотрофы; l хемотрофные литотрофы — использующие в качестве доноров электронов неорганические соединения; l фото- и хемоорганотрофы — использующие только органические соединения. К последним принадлежит значительное боль шинство бактерий, в том числе патогенные для человека виды. l

По источникам азота: l l l азотфиксирующие микроорганизмы — способны усваивать молекулярный азот атмосферы; микроорганизмы, ассимилирующие неорганический азот: солей аммония — аммонифицирующие; нитратов — нитратредуцирующие; нитритов — нитритредуцирующие.

Микроорганизмы, способные синтезировать все необходимые им органические соединения (углеводы, аминокислоты и др. ) из указанных компонентов, называются прототрофами. l Микроорганизмы, неспособные синтезировать какое-либо из необходимых соединений и ассимилирующие их в готовом виде из окружающей среды или организма хозяина (человека, животного), называются ауксотрофами по этому соединению. Чаще всего ими являются патогенные или условно патогенные для человека микроорганизмы. l

Основные типы питания прокариот Тип питания Источник углерода Фотолитоавтотрофы ФЛАТ С 02 Фотоорганоавтотрофы ФОАТ СО 2 и органич. соединения Хемолитоавтотрофы ХЛАТ СО 2 Хемоорганогетеротрофы ХОГТ Органические соединения Источник энергии Свет Донор электронов Представители прокариот Цианобактерии, зеленые, Н 20 Неорг. соед. (H 2 S, S, серные пурпурные бактерии, Na 2 S 203 i H 2) прохлорофиты, гелиобактерии. Органические соединения Некоторые пурпурные бактерии Реакции окисления неорганичес ких веществ Неорганические соединения (Н 2, H 2 S, NH 3, Fe 2 + и др. ) Нитрифицирующие, тионовые, водородные бактерии; ацидофильные железобактерии Реакции окисления органических веществ Органические соединения Аммонификаторы, азотфиксаторы, пектинокоразрушающие, Молочнокислые, уксуснокислые, маслянокислые и др. Свет

Бактериальный фотосинтез l – зависимый от бактериохлорофиллов бескислородный фотосинтез; l – зависимый от хлорофиллов кислородный фотосинтез; l – зависимый от бактериородопсина бескислородный фотосинтез галофильных бактерий.

Отличия бактериального фотосинтеза от фотосинтеза растений l l l наличие специфических пигментов фотосинтеза (бактериохлорофиллов, каротиноидов, бактериородопсина); расширение спектра поглощения световой энергии от 700 нм до 1100 нм; экологические условия жизни более разнообразны, от оптимальных до экстремальных; необходимо меньшее количество энергии активации (1 квант вместо 4 х); возможно использование в качестве доноров электронов не только воды, но и других неорганических веществ (тиосульфат, сероводород, др. ); не всегда фотосинтез сопровождается выделением кислорода.

Структурная организация фотосинтетического аппарата прокариот 1. Светособирающие пигменты поглощают свет и передают в реакционные центры. l 2. Фотохимические реакционные центры трансформируют энергию. l 3. Фотосинтетические электронтранспортные системы обеспечивают перенос электронов, сопряженный с запасанием энергии в АТФ. l

Пигменты бактерий Цианобактерии 1) пигменты с тетрапиррольной структурой (хлорофиллы, фикобилипротеиды); Deinococcus radiodurans 2) пигменты, основу которых составляют полиизопреноидные цепи (каротиноиды).

Классификация прокариот Систематика прокариот. Группы прокариотных организмов

Систематика (таксономия) l наука о многообразии и взаимосвязях между организмами. Одна из задач систематики распределение (классификация) множества организмов по группам (таксонам).

В микробиологии широко применяют специальные термины Культура это видимая глазом совокупность бактерий на питательных средах. Культуры могут быть чистыми (совокупность бактерий одного вида) и смешанными (совокупность бактерий двух или более видов). l Штамм это совокупность бактерий одного вида, выделенных из разных источников или из одного источника в разное время. Штаммы могут различаться по некоторым признакам, не выходящим за пределы характеристики вида. l Клон это совокупность бактерий, являющихся потомством одной клетки. l

Дэвид БЕРГИ американский бактериолог. Автор известного руководства «Веrgеу`s Маnuаl оf Dеtеr Мinаtivе Васtеriоlоgу» , популярного бактериологического таксономического справочника.

Основная идея классификации «по Берги» – легкость идентификации бактерий. Для идентификации используют совокупность признаков: l морфологических (форма тела; наличие или отсутствие жгутиков; l капсулы; l способность к спорообразованию особенности внутриклеточного строения; l окрашивание по Граму), l культуральных (признаки, выявляемые при культивировании в лаборатории чистой культуры), l физиолого биохимических (способы получения энергии; потребности в питательных веществах; l отношение к факторам внешней среды; l нуклеотидный состав и последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК; l наличие и характер минорных оснований в ДНК; l нуклеотидный состав рибосомальной РНК; l последовательность аминокислот в ферментных белках с аналогичными функциями).

Питание бактерий и грибов

Растения в природе выполняют функцию производителей органического вещества. Животные играют роль потребителей, питающихся органическими веществами. Бактерии и грибы — разрушители тел отмерших организмов. Они разлагают мертвые тела до минеральных веществ, которые поступают в почву и вновь поглощаются растениями.

Питание бактерий

Большинство бактерий питаются готовыми органическими веществами. Разлагая их, они строят свои клетки. Такие бактерии называют гетеротрофами.

Некоторые гетеротрофные бактерии питаются органическими веществами, содержащимися в мертвых телах, выделениях растений и животных. Такие бактерии обитают в воде, почве, на коже, в кишечнике животных.

Разлагая органические вещества, они возвращают в почву минеральные соли, а в атмосферу углекислый газ, необходимый для фотосинтеза.

Бактерии-паразиты поселяются в тканях человека, животных, растений и вызывают различные бактериальные болезни. К ним относятся туберкулезная палочка, дизентерийная палочка, возбудители ангины, пневмонии.

На корнях фасоли, бобов, люпина .можно увидеть маленькие клубеньки, размером чуть больше булавочной головки. В них находятся очень полезные для растений клубеньковые бактерии. Они поглощают азот из воздуха и преобразуют его в доступные для растений азотные соединения.

Клубеньковые бактерии снабжают растение-хозяина азотом, а сами извлекают из корней растения необходимые для жизнедеятельности вещества удобрением. Когда растение отмирает, соединения азота остаются в почве и повышают ее плодородие.

Подобные взаимовыгодные отношения между различными организмами называют симбиозом (от греч. «symbosis» — совместная жизнь).

Питание грибов

Грибы, так же, как и большинство бактерий, гетеротрофы.

Грибы отличаются друг от друга по типу питания. Многие грибы обитают в почве. Они питаются, разрушая органические останки растений, животных, плодовые тела грибов. Некоторые грибы питаются органическими веществами, содержащимися в пищевых продуктах.

Другие паразитируют, поселяясь на живых организмах (растениях или животных), и питаются за их счет. Так, некоторые грибы могут поселиться на теле человека, вызывая различные заболевания, которые так и называют грибковыми.

Некоторые грибы получают органические вещества из корней деревьев. При этом мицелии гриба вступает в тесный контакт с корнями деревьев. Гифы мицелия плотно оплетают корень и даже проникают внутрь ого клеток.

Грибы поглощают из почвы воду и растворенные минеральные вещества, которые по их гифам поступают в корни деревьев. Таким образом, мицелий заменяет деревьям корневые волоски. А из корней деревьев гриб получает органические вещества, созданные растением и необходимые грибу для питания.

В результате образуется грибо-корень, или микориза (от греч. mykes — гриб и rhiza — корень).

Для питания грибы используют сложные органические вещества, которые не могут проникать в клетки через клеточные оболочки. Пищеварительный сок, который у животных выделяется в кишечник, у грибов выделяется наружу. С помощью его ферментов происходит расщепление сложных органических веществ на более простые, которые всасываются всей поверхностью гриба.

Биология для студентов – 25. Классификация микроорганизмов по типам питания и способам получения энергии

Различают углеродное и азотное питание.

По типу углеродного питания микроорганизмы принято делить на:

Аутотрофы (прототрофы) – микроорганизмы, способные воспринимать углерод из углекислоты воздуха. К ним относятся нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии. Аутотрофы способны использовать воспринятую углекислоту для синтеза сложных органических соединений.

Таким образом, аутотрофы обладают способностью синтезировать сложные органические соединения из неорганических. Поскольку такие микробы не нуждаются в готовых органических соединениях, среди них нет болезнетворных.

Однако среди аутотрофов встречаются микроорганизмы, обладающие способностью усваивать углерод из углекислоты воздуха и из органических соединений. Такие микроорганизмы, имеющие смешанный тип питания определены как миксотрофы.

Гетеротрофы в противоположность аутотрофам используют углерод из любых готовых органических соединений (чаще всего это углерод спиртов, сахаров, органических кислот, многоатомных спиртов).

К гетеротрофам принадлежат возбудители различного рода брожений, гнилостные микробы и микроорганизмы – возбудители различных заболеваний.

Однако деление микроорганизмов на аутотрофы и гетеротрофы достаточно условно, так как при изменении условий среды обмен веществ у микроорганизмов может меняться.

Гетеротрофы включают в себя две подгруппы:

• метатрофы (сапрофиты) – живут за счет использования мертвых субстратов (гнилостные микроорганизмы),
• паратрофы – паразитические микроорганизмы, живущие на поверхности или внутри организма хозяина и питающиеся за его счет.

По способу усвоения азотистых веществ микроорганизмы подразделяют на четыре группы:

1. Протеолитические, способные расщеплять нативные белки, пептиды, аминокислоты.
2. Дезаминирующие, способные отщеплять аминогруппы только у свободных
3. Нитритно-нитратные, усваивающие окисленные формы азота.
4. Азотфиксирующие, обладающие свойством усваивать атмосферный азот.

Потребность микроорганизмов в зольных элементах невелика. Необходимые для жизни минеральные соединения присутствуют в естественной среде обитания.

Все изученные бактерии нуждаются в витаминах или ростовых веществах, которые играют роль катализаторов биохимических процессов микробной клетки. Они же служат структурными единицами при образовании некоторых ферментов. К витаминам, необходимым микробной клетке принадлежат: биотин, витамины группы В, витамин К и ряд других. Избыток витаминов задерживает рост бактерий.

Кроме витаминов к факторам роста бактерий относят пуриновые и пиримидиновые основания (аденин, гуанин, цитозин, тимин, урацил, ксантин и гипоксантин). Некоторые микроорганизмы в качестве ростовых факторов используют аминокислоты, синтезируемые самой микробной клеткой или находящиеся в среде.

Некоторые микроорганизмы обладают способностью синтезировать ростовые факторы в относительно больших количествах, обеспечивая не только свои потребности, но и интенсивно выделяя синтезируемые вещества в окружающую среду.

Например, пропионовокислые бактерии способны синтезировать витамин В12, что активно используется в промышленности.

Кроме описанных способов получения микроорганизмами питательных веществ часто применяется классификация микроорганизмов в зависимости от источника энергии:

• Фототрофные микроорганизмы – это микроорганизмы, способные использовать в качестве источника энергии свет. Например, синезеленые водоросли, пурпурные серобактерии. Эти микроорганизмы содержат
• Хемотрофные микроорганизмы получают энергию в результате окислительно-восстановительных реакций с участием питательных субстратов.

Источник