Bacteriile de fixare a azotului: habitat, funcții

Bacteriile sunt un concept bine cunoscut tuturor. Obținerea brânzei și a iaurtului, a antibioticelor, tratarea apelor uzate - toate acestea fac posibil organismele bacteriene unicelulare. Vom ajunge să le cunoaștem mai aproape.

Cine sunt bacteriile?

Reprezentanții acestui domeniu al naturii vii sunt singurul grup de procariote - organisme ale căror celule sunt lipsite de nucleu. Dar aceasta nu înseamnă că nu conțin deloc informații ereditare. Moleculele ADN sunt localizate liber în citoplasma celulei și nu sunt înconjurate de o membrană.

Din cauza dimensiunii lor microscopice - de până la 20 microni, studii de bacterii știință microbiologie. Oamenii de știință au descoperit că procariotele pot fi unicelulare sau se pot uni în colonii. Ele au o structură destul de primitivă. In plus bacteria nucleu curățat de toate tipurile de plastide, complexul Golgi, EPS, lizozomi și mitocondrii. Dar, în ciuda acestui fapt, celula bacteriana este capabil de a efectua cele mai importante procese ale vieții: respirație anaerobă fără oxigen, nutriție heterotrofe și autotrofe, reproducerea asexuată și formarea de chisturi in timp ce se confruntă cu condiții adverse.

Clasele de bacterii

Clasificarea se bazează pe caracteristici diferite. Unul dintre ele este forma celulelor. Deci vibrioșii arată ca o virgulă, cocci-ul este o formă rotundă. Tipul de spirală este spirilă, iar forma în formă de tijă este bacilii.

În plus, bacteriile sunt grupate în funcție de structura celulei. Prezenta poate forma o capsulă mucoasă în jurul propriilor celule și este echipată cu flagelă.

Cianobacteriile sau algele verzi-verzi sunt capabile de fotosinteză și, împreună cu ciupercile, fac parte din licheni.

Multe tipuri de bacterii sunt capabile de simbioză - o coabitare reciprocă a organismelor. Azotfixatorii se așează pe rădăcinile legumelor și al altor plante, formând noduli. Ce functie are nodule bacterii, este ușor de ghicit. Ei transformă azotul atmosferic, care este atât de necesar pentru dezvoltarea plantelor.

Mijloace de nutriție

Procarioții sunt un grup de organisme la care sunt disponibile toate metodele de nutriție. Deci, bacteriile verzi și purpurii se hrănesc în mod autotrofic, datorită energiei solare. Datorită prezenței plastidelor, ele pot fi vopsite în culori diferite, dar conțin în mod necesar clorofilă. Bacteriile și fotosinteza plantelor sunt semnificativ diferite. În bacterii, apa nu este un reactiv necesar. Donorul de electroni poate fi hidrogen sau hidrogen sulfurat, astfel încât oxigenul nu este eliberat în timpul acestui proces.

Un grup mare de bacterii se hrănește heterotrofic, adică substanțe organice preparate. Astfel de organisme folosesc pentru a alimenta rămășițele organismelor moarte și produsele funcțiilor lor vitale. Bacterii de putrezire iar fermentația poate descompune toate substanțele organice cunoscute. Aceste organisme sunt numite și saprotrofe.

Unele bacterii din plante pot forma o simbioză cu alte organisme: împreună cu ciupercile sunt incluse în compoziția lichenilor, reciproc avantajoase coexistă cu rădăcinile bacteriilor de noduli de legume fixate cu azot.

chemotroph

Un alt grup de tip de hrană sunt hemotrophs. Acesta este un fel de nutriție autotrofică, în timpul căreia energia de legături chimice de diferite substanțe este folosită în locul energiei solare. Bacteriile de fixare a azotului aparțin acestor organisme. Ei oxidează anumiți compuși anorganici, oferind în același timp cantitatea necesară de energie.

Bacteriile de fixare a azotului: habitat

În mod similar, sunt hrănite, de asemenea, microorganisme care sunt capabile să transforme compușii de azot. Acestea se numesc bacterii de fixare a azotului. În ciuda faptului că bacteriile trăiesc peste tot, habitatul acestei specii este solul. Sau mai degrabă rădăcinile leguminoase.

structură

Care este funcția bacteriilor din noduli? Aceasta se datorează structurii lor. Bacteriile de fixare a azotului sunt vizibile cu ochiul liber. Situându-se pe rădăcinile leguminoaselor și cerealelor, ele pătrund în plantă. În acest caz se formează îngroșări, în interiorul cărora există un metabolism.

Merită să spunem că bacteriile de fixare a azotului aparțin grupului de mutanți. Coexistența lor cu alte organisme este reciproc avantajoasă. În cursul anului fotosinteza plantelor sintetizează glucoza carbohidratului, necesară pentru procesele de viață. Bacteriile nu sunt capabile de un astfel de proces, astfel încât zaharurile gata preparate sunt obținute din fasole.

Plante pentru viață nevoie de azot. Această substanță în natură este suficient de mare. De exemplu, conținutul de azot din aer este de 78%. Totuși, în această stare plantele nu sunt capabile să absoarbă această substanță. Bacteriile de fixare a azotului asimilează azotul atmosferic și îl transformă într-o formă convenabilă pentru plante.

productivitate

Ceea ce se efectuează prin bacteriile de fixare a azotului, se poate convinge prin exemplul unui azospirillum hemotrofic bacterian. Acest organism trăiește pe rădăcinile de cereale: orz sau grâu. El este pe bună dreptate numit lider printre producătorii de azot. Pe un hectar de pământ, el poate să dea până la 60 kg din acest element.

Bacteriile de fixare a azotului de leguminoase, cum ar fi rhizobitumurile, synorizomii și altele, sunt, de asemenea, bune "toilere". Ei pot îmbogăți un hectar de pământ cu azot de până la 390 kg. Pulverile perene sunt acasă câștigătorii formării de azot, a cărui productivitate atinge până la 560 kg pe hectar de teren arabil.

Procese de viață

Toate bacteriile de fixare a azotului pot fi combinate în două grupe, în funcție de caracteristicile proceselor de viață. Primul grup este nitrificator. Esența metabolismului, în acest caz, se află în lanțul de transformări chimice. Amoniu sau amoniac este transformat în nitriți, săruri ale acidului azotic. Nitriții, la rândul lor, se transformă în nitrați, care sunt și sărurile acestui compus. Sub formă de nitrați, azotul este mai bine asimilat de sistemul radicular al plantelor.

Al doilea grup se numește denitrificare. Aceștia efectuează procesul invers: nitrații din sol sunt transformați în gaz de azot. Astfel, există un ciclu de azot în natură.

Procesul de reproducere se referă, de asemenea, la procesele activității vieții. Se întâmplă prin împărțirea celulelor în două. Mult mai rar - prin înmugurire. Caracteristic pentru bacterii și procesul sexual, care se numește conjugare. În același timp, se schimbă informații genetice.

Din moment ce sistemul rădăcină eliberează multe substanțe valoroase, există o mulțime de bacterii pe ea. Ele transformă reziduurile de plante în substanțe capabile să absoarbă plante. Ca rezultat, un strat de sol în jurul său dobândește anumite proprietăți. Se numește rhizosphere.

Căi de penetrare a bacteriilor în rădăcină

Există câteva modalități de introducere a celulelor bacteriene în țesuturile sistemului radicular. Acest lucru poate apărea din cauza deteriorării capacelor sau în locurile în care celulele rădăcinii sunt tinere. Zona părului rădăcinii este, de asemenea, calea de penetrare a hemotrophs în plantă. Mai mult, părul rădăcinii devine infectat și, ca urmare a diviziunii active a celulelor bacteriene, se formează noduli. Celulele imobilizate formează filamente infecțioase, care continuă procesul de penetrare în țesuturile plantei. Cu ajutorul unui sistem conductiv, nodulii bacterieni sunt conectați la rădăcină. Odată cu trecerea timpului, în ele apare o substanță specială - o leogoglobină.

În momentul activității optime, nodulii devin de culoare roz (datorită pigmentului legoglobinei). Doar bacteriile care conțin legoglobin sunt capabile să fixeze azotul.

Importanța chemotrofelor

Oamenii au observat mult timp că dacă scoți legumele cu pământ, recolta din acest loc va fi mai bună. De fapt, esența nu este în proces de arat. Acest sol este mai îmbogățit cu azot, ceea ce este atât de necesar pentru creșterea și dezvoltarea plantelor.

Dacă o foaie este numită o instalație de producere a oxigenului, atunci bacteriile de fixare a azotului pot fi denumite în mod legal o instalație de producere a azotatului.

Înapoi în secolul al XIX-lea, oamenii de știință au atras atenția asupra abilităților uimitoare ale plantelor leguminoase. Din cauza lipsei de cunoștințe, acestea au fost atribuite numai plantelor și nu au fost asociate cu alte organisme. Sa sugerat că frunzele pot fixa azotul atmosferic. În cursul experimentelor, sa constatat că legumele care au crescut în apă pierd această capacitate. De mai bine de 15 ani, această problemă a rămas un mister. Nimeni nu a ghicit că toate aceste bacterii de fixare a azotului sunt realizate, habitatul cărora nu a fost studiat. Sa dovedit că problema este în simbioza organismelor. Numai împreună, legumele și bacteriile pot produce nitrați pentru plante.

Acum oamenii de stiinta au identificat mai mult de 200 de plante din care nu fac parte familie de leguminoase, dar sunt capabili să formeze o simbioză cu bacterii de fixare a azotului. Cartofii, sorgul, grâul au și proprietăți valoroase.