Бактерии почвы разрушают органические вещества

Классификация по Маргелису и Шварцу: все организмы разделяются на пять царств. Вирусы не соответствуют ни одной из групп в данной классификации живых организмов, поскольку они устроены слишком просто, не имеют клеточного строения и не способны существовать независимо от других организмов.

Архебактерии — древнейшие бактерии (метанообразующие и др, всего известно около 40 видов). Имеют общие черты строения прокариот, но значительно отличаются по ряду физиологических и биохимических свойств.

Цианобактерии (цианеи, сине-зеленые водоросли) — фототрофные прокариоты, осуществляющие фотосинтез подобно высшим растениям и водорослям с выделением молекулярного кислорода.

Эубактерии — истинные бактерии.

Наука, изучающая бактерии — микробиология.

Формы бактерий

Сенная палочка (одна из самых крупных бактерий).

По форме клеток различают

Клеточная оболочка бактерии проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Клеточная стенка — присуща большинству бактерий (кроме микоплазм, ахолеплазм и некоторых других не имеющих истинной клеточной стенки микроорганизмов). Она обладает рядом функций, прежде всего обеспечивает механическую защиту и постоянную форму клеток, с ее наличием в значительной степени связаны антигенные свойства бактерий. Клеточная стенка бактерий – структура довольно прочная и позволяет клетке сохранять свою форму; это обусловлено наличием в ней муреина – молекулы, построенной из параллельных полисахаридных цепей, перекрестно связанных через регулярные интервалы короткими цепями аминокислот.

Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи — капсула.

Капсула предохраняет бактерию от высыхания. Капсула содержит токсины. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой.

На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превосходить размеры тела бактерий. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.

Цитоплазматическая мембрана регулирует поступление питательных веществ в клетку и выход продуктов метаболизма наружу, принимает участие в метаболизме клеток. Имеет типичное строение: бимолекулярный слой фосфолипидов с встроенными белками. Белки мембраны в основном представлены структурными белками, обладающими ферментативной активностью. Обычно темпы роста цитоплазматической мембраны опережают темпы роста клеточной стенки. Это приводит к тому, что мембрана часто образует многочисленные инвагинации (впячивания) различной формы — мезосомы (участвуют в энергетическом обмене, спорообразовании, формировании межклеточной перегородки при делении)

В клетках фотосинтезирующих бактерий имеются внутрицитоплазматические мембранные образования — хроматофоры, обеспечивающие протекание бактериального фотосинтеза.

В отличие от других одноклеточных организмов у бактерий нет ядра: их ядерное вещество не отделено от цитоплазмы оболочкой и распределено в цитоплазме.

Нуклеоид. Молекула ДНК имеет типичное строение. Она состоит из двух полинуклеотидных цепей, образующих двойную спираль. В отличие от эукариот, ДНК имеет кольцевую структуру, а не линейную. Молекулу ДНК бактерий отождествляют с одной хромосомой эукариот. Но если у эукариот в хромосомах ДНК связана с белками, то у бактерий ДНК комплексов с белками не образует.

ДНК бактерий закреплена на цитоплазматической мембране в области мезосомы.

Клетки многих бактерий имеют нехромосомные генетические элементы — плазмиды. Они представляют собой небольшие кольцевые молекулы ДНК, способные реплицироваться независимо от хромосомной ДНК. Среди них различают F-фактор — плазмиду, контролирующую половой процесс. (см. также биотехнология, получение инсулина)

Рибосомы. По размерам меньше рибосом эукариот, в них происходит синтез белка. Рибосомы свободно лежат в цитоплазме и не связаны с мембранами (как у эукариот). Для бактерий характерны 70S-рибосомы, образованные двумя субъединицами: 30S и 50S. Рибосомы бактериальных клеток собраны в полисомы, образованные десятками рибосом.

Вместе с пищей бактерии, как и другие организмы, получают энергию для процессов жизнедеятельности и строительный материал для синтеза клеточных структур. Среди бактерий различают:

1. Гетеротрофов, потребляющих готовое органическое вещество. Они могут быть:

• сапротрофами (сапрофитами), то есть питаться мертвым органическом веществом;
• паразитами, то есть потреблять органическое вещество живых растений и животных, нанося вред организму;
• симбионтами, то есть потреблять органическое вещество живых растений и животных, НЕ нанося вред организму.

1. Автотрофов, способных синтезировать органические вещества из неорганических. Среди них различают:

• Фотосинтетиков, осуществляющих процессы синтеза за счет энергии солнечного света с помощью бактериохлорофилла;
• хемосинтетиков, синтезирующих органические вещества за счет химической энергии окисления серы, сероводорода, аммиака и т.д.

Среди прокариот есть группа микроорганизмов, способных, в отличие от эукариот, в процессе катаболизма осуществлять окисление неорганических веществ (см. хемосинтез). К ним относятся нитрифицирующие бактерии, железобактерии, водородные бактерии и т.д.

Известны бактерии, которые в качестве источника энергии для такого синтеза используют не солнечный свет, а энергию химических связей, происходящих в клетках организмов при окислении некоторых неорганических соединений – сероводорода, серы, аммиака, водорода, азотной кислоты, закисных соединений железа и марганца. Образованное с использованием этой химической энергии органическое вещество они используют для построения клеток своего тела. Поэтому такой процесс называют хемосинтезом.

Важнейшую группу хемосинтезирующих микроорганизмов составляют нитрифицирующие бактерии. Эти бактерии живут в почве и осуществляют окисление аммиака, образовавшегося при гниении органических остатков, до азотной кислоты. Последняя, реагирует с минеральными соединениями почвы, превращаются в соли азотной кислоты. Этот процесс проходит в две фазы.

Небольшая группа автотрофных бактерий способна осуществлять фотосинтетическое фосфорилирование. К ним относятся цианобактерии, зеленые и серные пурпурные бактерии. Фотосинтез цианобактерий сходен с фотосинтезом растений и сопровождается выделением кислорода. Зеленые и пурпурные бактерии в качестве донора электронов используют сероводород, серу, сульфат, молекулярный водород и т.д., но не воду. Поэтому в данном случае молекулярного кислорода не образуется.

Аэробный бактерии — обитают в кислородной среде, получают энергию за счет окисления органических соединений до СО₂ и Н₂О (стафилококки).

Анаэробные бактерии — используют энергию, выделяемую в процессе брожения.

Анаэробные бактерии способны развиваться в условиях отсутствия свободного кислорода в окружающей среде. Вместе с другими микроорганизмами, обладающими подобным уникальным свойством, они составляют класс анаэробов. Различают два вида анаэробов. Как факультативные, так и облигатные анаэробные бактерии можно обнаружить практически во всех образцах материала патологического свойства, они сопровождают различные гнойно-воспалительные заболевания, могут быть условно-патогенными и даже иногда патогенными.

Анаэробные микроорганизмы, относящиеся к факультативным, существуют и размножаются и в кислородной, и в бескислородной среде. Наиболее ярко выраженными представителями этого класса являются кишечная палочка, шигеллы, стафилококки, иерсинии, стрептококки и другие бактерии. Облигатные микроорганизмы не могут существовать в присутствии свободного кислорода и погибают от его воздействия.

Образуется поперечная перетяжка, которая делит клетку на две новые

При благоприятных условиях деление клеток у многих бактерий происходит через каждые 20-30 минут.

Источник

Микроорганизмы почв

Исключительно важная роль микроорганизмов заключается в глубоком и полном разрушении органических веществ.

Особенность почвенных микроорганизмов состоит в их способности разлагать сложнейшие высокомолекулярные соединения до простых конечных продуктов: газов (углекислый газ, аммиак и др.), воды и простых минеральных соединений. Каждому типу почв, каждой почвенной разности свойственно свое, специфическое профильное распределение микроорганизмов. При этом численность микроорганизмов и их видовой состав отражают важнейшие свойства почвы: запасы органического вещества, количество и качество гумуса, содержание питательных элементов, реакцию, влагообеспеченность, степень аэрированности.

Микроорганизмы принимают самое активное участие в следующих процессах:

• гумусообразование;
• разрушение и новообразование почвенных минералов;
• превращение азотсодержащих соединений (нитрификация), серы, железа и марганца (глееобразование, засоление);
• дыхание почвы.

Основная масса микроорганизмов сосредоточена в верхней части почвенного профиля в слое 0—20 см. Наиболее высокая микробиологическая деятельность наблюдается при температуре 25—35 °С и влажности, составляющей 60 % полной влагоемкости. Вся почвенная микрофлора наиболее активна при реакции среды, близкой 4 нейтральной.

Биомасса грибов и бактерий достигает 5 т/га. В 1 г почвы численность бактерий достигает миллиардов клеток. По выражению В. И. Вернадского, «почва пропитана жизнью». Микроорганизмы в сутки могут давать несколько поколений.

Бактерии могут быть автотрофными и гетеротрофными. Большая часть бактерий принадлежит к гетеротрофным организмам. Им для существования необходимо готовое органическое вещество. Бактерии-автотрофы встречаются реже. В качестве источника энергии они используют процессы окисления простых химических соединений: аммиака, сероводорода, оксида углерода. Некоторые бактерии способны окислять оксид железа.

По отношению к кислороду бактерии разделяются на две группы: аэробные и анаэробные. Первым для существования необходим кислород, вторым кислорода не требуется. Бактерии активно участвуют в трансформации органических веществ во всех почвах. Они способны разлагать почти все органические соединения. Эти микроорганизмы с помощью своих экзоферментов активно используют белок, простые сахара, крахмал, органические кислоты, спирты, альдегиды, разлагают клетчатку и углеводы с большой скоростью. Большинство бактерий предпочитает реакцию среды, близкую к нейтральной.

Актиномицеты активно участвуют в разложении органического вещества. Они могут использовать любые углеводы, в том числе активно разрушают маннаны, ксиланы, пектиновые вещества, целлюлозу, каротин, хитин, могут разрывать длинные цепи жирных кислот и углеводородов. Актиномицеты — многочисленная группа микроорганизмов, но менее конкурентоспособная, чем бактерии и грибы. Они существуют в почве длительное время как покоящиеся споры и растут тогда, когда появляются доступная пища, необходимые температура (5—10°С) и влажность. Особенно большую роль они играют в трансформации органического вещества чернозёмов. Актиномицеты наиболее активны в почвах с нейтральной и слабощелочной реакцией.

Грибы обладают большим спектром ферментов, дающих им возможность разрушать трудноразлагаемые органические соединения, но, как правило, с меньшей скоростью, чем бактерии. В то же время разложение ароматических соединений грибы ведут активнее, чем бактерии; расщепление лигнина и танинов в природе происходит преимущественно под их воздействием. Грибы осуществляют и разложение гумуса. Опад хвойных пород, бедный основаниями и азотом, разлагается в основном грибами.

Активная деятельность грибов способствует образованию различных кислотных соединений (лимонной, уксусной и других кислот), а также фульватного гумуса, что увеличивает почвенную кислотность и приводит к преобразованию и разрушению минералов.

Грибы являются преимущественно аэробными организмами наиболее благоприятная реакция среды для грибов — кислая. Соотношение грибов и бактерий зависит от химического состава растительного опада, реакции среды и увлажненности.

Почвообитающие водоросли участвуют в создании органического вещества почв за счет углекислого газа воздуха и солнечной энергии. Клетки водорослей активно поедаются амебами, инфузориями, клещами, нематодами. Прижизненные выделения водорослей, как и других микроорганизмов, становятся пищей грибов и бактерий. Водоросли выделяют биологически активные вещества. Водорослей больше под травянистой растительностью и меньше в хвойном лесу.

С деятельностью микроорганизмов тесно связаны формирование; и динамика биохимического, питательного, окислительно-восстановительного, воздушного режимов почв, их кислотно-щелочных условий. Количество микроорганизмов в почвах увеличивается с севера на юг от 300—600 млн клеток на 1 г почвы (подзолистые почвы) до 2 500—3 000 млн (чернозём).

Содержание микроорганизмов в почве в течение года сильно колеблется. Одновременно происходит изменение соотношения грибов и бактерий: весной преобладают грибы, летом бактерии, осенью снова грибы.

Основная часть экологических функций почвы осуществляется; при непосредственном участии почвенных животных и микроорганизмов. Они участвуют в процессах разложения и синтеза поступающих в почву органических остатков. Процессы синтеза и разрушения биомассы являются непрерывными и циклическими. Ежегодно образуется и разрушается с участием почвенных организмов до 55 млрд т растительного органического вещества, из которых около 90 % переходит в газовую фазу, а остальное — в промежуточные органические соединения и гумус. В результате этого глобального процесса образуется гумосфера — очень тонкая, почвенная оболочка Земли, своеобразная «кожа» планеты.

Исторически почвенные микроорганизмы в процессе метаболизма участвовали в формировании газового состава атмосферы. Кислород, азот и углекислый газ многократно прошли через живое вещество почвы.

Не менее значительна роль микроорганизмов в деструкции и; новообразовании минералов. Они мобилизуют многие элементы, входящие в состав минералов (Fe, Mn, S, Са, Р, Аl), которые переходят в подвижное состояние и вовлекаются в почвообразование. Прямое воздействие на минеральную часть почвы заключается ферментативном окислении и редукции минералов, содержащих элементы переменной валентности. С микроорганизмами связано образование железисто-марганцевых конкреций и восстановление! оксидных соединений железа — процесс оглеения.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник