Бактерии за фиксиране на азот: местообитания, функции

Бактериите са концепция, известна на всички. Получаване на сирене и кисело мляко, антибиотици, пречистване на отпадъчни води - всичко това прави възможно едноклетъчните бактериални организми. Ще ги опознаем по-близо.

Кои са бактериите?

Представители на това царство на живата природа са единствената група прокариоти - организми, чиито клетки са лишени от ядро. Но това не означава, че те изобщо не съдържат наследствена информация. ДНК молекулите се намират свободно в цитоплазмата на клетката и не са заобиколени от мембрана.

Тъй като размерът им е микроскопичен - до 20 μm, бактериите изследват науката за микробиологията. Учените са установили, че прокариотите могат да бъдат едноклетъчни или да се обединят в колонии. Те имат доста примитивна структура. В допълнение бактерия ядро ​​лишен от всички видове пластиди, комплекс Golgi, EPS, лизозомите и митохондрии. Но въпреки това, бактериалната клетка е в състояние да изпълнява най-важните процеси на живота: анаеробно дишане без кислород, хетеротрофична и аВтотрофична хранене, безполово размножаване и образуване на кисти, докато изпитва неблагоприятни условия.

Класове бактерии

Класификацията се основава на различни характеристики. Една от тях е формата на клетките. Така че, вибрионите изглеждат като запетая, коки са кръгла форма. Видът на спиралата е спирила, а формата на пръта е бацили.

В допълнение, бактериите са групирани според структурата на клетката. Настоящето може да образува лигавична капсула около собствените си клетки и е снабдена с флагели.

Цианобактериите или синьо-зелените водорасли са способни на фотосинтеза и заедно с гъбички са част от лишеите.

Много видове бактерии са способни на симбиоза - взаимноизгодно съжителство на организми. Azotfixers се установяват върху корените на бобовите растения и други растения, образувайки нодули. Каква функция прави нодуларни бактерии, лесно е да се досетите. Те превръщат атмосферния азот, който е толкова необходим за развитието на растенията.

Средства за хранене

Прокариоти са група от организми, на които са налични всички методи за хранене. Така че зелените и лилави бактерии се подават автотрофно, поради слънчевата енергия. Поради наличието на пластиди, те могат да бъдат боядисани в различни цветове, но задължително да съдържат хлорофил. Бактериалната и фотосинтезата на растенията са значително различни. В бактериите водата не е задължителен реагент. Електронният донор може да бъде водород или сероводород, така че по време на този процес не се отделя кислород.

Голяма група от бактерии се хранят хетеротрофно, т.е. готови органични вещества. Такива организми се използват за хранене на остатъците от мъртви организми и продукти от техните жизнени функции. Бактерии на гниене и ферментацията може да разложи всички известни органични вещества. Такива организми се наричат ​​също сапротрофи.

Някои растения бактерии могат да образуват симбиоза с други организми: гъби, заедно с част от лишеи, взаимно съжителстват с корените на бобови азот фиксиране корен възлите бактерии.

chemotroph

Друга група от вид храна са хемотрофи. Това е един вид автотрофично хранене, през което се използва енергия от химични връзки на различни вещества вместо слънчева енергия. Бактериите, които фиксират азот, принадлежат към такива организми. Те окисляват някои неорганични съединения, като същевременно осигуряват необходимото количество енергия.

Бактерии за фиксиране на азот: местообитание

Аналогично, микроорганизми, които са способни да конвертират азотни съединения, също се хранят. Те се наричат ​​азот-фиксиращи бактерии. Въпреки факта, че бактериите живеят навсякъде, местообитанието на този вид е почвата. Или по-скоро, корените на бобовите растения.

структура

Каква е функцията на възловите бактерии? Това се дължи на тяхната структура. Азот-фиксиращите бактерии са ясно видими с невъоръжено око. Разполагайки се с корените на бобовите растения и зърнените култури, те проникват в растението. В този случай се образуват сгъстители, вътре в които има метаболизъм.

Струва си да се каже, че атом-фиксиращите бактерии принадлежат към групата на взаимните. Тяхното съжителство с други организми е взаимноизгодно. По време на фотосинтезирано растение синтезира въглехидратната глюкоза, необходима за жизнените процеси. Бактериите не са способни на такъв процес, така че готови захари се получават от боб.

Растенията за живот се нуждаят от азот. Това вещество в природата е достатъчно голямо. Например съдържанието на азот във въздуха е 78%. Въпреки това, в това състояние растенията не са в състояние да абсорбират това вещество. Азот-фиксиращите бактерии асимилират атмосферния азот и го превръщат в удобна за растенията форма.

продуктивност

Каква функция се изпълнява от азот-фиксиращи бактерии, човек може да бъде убеден от примера на хеморофичен бактерия azospirillum. Този организъм живее в корените на зърнените култури: ечемик или пшеница. Той с право е наречен лидер сред производителите на азот. На хектар земя той може да даде до 60 кг от този елемент.

Азот-фиксиращите бактерии от бобови растения, като ризобитуми, синьоризоми и други, също са добри "пили". Те са в състояние да обогатят един хектар земя с азот до 390 кг. Многогодишните бобови растения са дом на победителите в образуването на азот, чиято производителност достига до 560 кг на хектар обработваема земя.

Живи процеси

Всички азот-фиксиращи бактерии могат да бъдат комбинирани в две групи според характеристиките на жизнените процеси. Първата група е нитрифицираща. Същността на метаболизма в този случай се крие във веригата на химическите трансформации. Амоний или амоняк се превръщат в нитрити, соли на азотна киселина. Нитротите, на свой ред, се превръщат в нитрати, които са и солите на това съединение. Във формата на нитрати азотът е по-добре асимилиран от кореновата система на растенията.

Втората група се нарича денитрификация. Те извършват обратния процес: съдържащите се в почвата нитрати се превръщат в азотен газ. Така в природата има цикъл на азот.

Процесът на възпроизвеждане се отнася и до процесите на живот. Това се случва, като се разделят клетките на две. Много по-рядко - чрез израстване. Характерна за бактериите и сексуалния процес, който се нарича конюгация. В същото време се обменя генетична информация.

Тъй като кореновата система освобождава много ценни вещества, на нея има много бактерии. Те превръщат растителните остатъци в вещества, които са способни да абсорбират растения. В резултат на това един слой почва придобива определени свойства. Тя се нарича ризосфера.

Пътища за проникване на бактерии в корена

Има няколко начина за въвеждане на бактериални клетки в тъканите на кореновата система. Това може да се дължи на повреда на покривала или на места, където кореновите клетки са млади. Зоната на кореновите косми също е пътят на проникване на хемотрофите в растението. Освен това, космените косми стават заразени и в резултат на активното делене на бактериалните клетки се образуват възли. Имобилизираните клетки образуват инфекциозни нишки, които продължават процеса на проникване в растителни тъкани. С помощта на проводяща система бактериалните възли са свързани с корена. С течение на времето в тях се появява специално вещество - левоглобин.

По време на оптималната активност, нодулите стават розови по цвят (поради пигмента на легоглобина). Само бактериите, които съдържат легоглобин, са способни да определят азот.

Значението на хемотрофите

Хората отдавна са забелязали, че ако изкопите бобови растения с почва, реколтата на това място ще бъде по-добре. Всъщност същността не е в процес на оране. Подобна почва е обогатена с азот, който е толкова необходим за растежа и развитието на растенията.

Ако един лист се нарича инсталация за производство на кислород, тогава азот-фиксиращите бактерии могат законно да се нарекат предприятие за производство на нитрати.

През XIX век учените насочват вниманието към невероятните възможности на бобовите растения. Поради липса на знания, те се приписват само на растенията и не са свързани с други организми. Предполага се, че листата могат да определят атмосферния азот. В хода на експериментите се установи, че бобовите растения, които се разрастват във вода, губят тази способност. Повече от 15 години този въпрос остава мистерия. Никой не е предположил, че всички тези азотни фиксиращи бактерии се извършват, чието местообитание не е проучено. Оказа се, че въпросът е в симбиозата на организмите. Само заедно, бобовите растения и бактериите могат да произвеждат нитрати за растенията.

Сега учените са идентифицирали повече от 200 растения, от които не принадлежи семейство от бобови растения, но са в състояние да образуват симбиоза с азот-фиксиращи бактерии. Картофите, соргото, пшеницата също имат ценни свойства.