Come sono organizzati e svolti i processi vitali dei batteri che chemiosintetizzano varie sostanze? Per rispondere a queste domande, devi comprendere una serie di concetti biologici.
Caratteristiche caratteristiche dei batteri
Per prima cosa, scopriamo chi sono i batteri. Questo è l'intero regno della fauna selvatica. Sono organismi unicellulari di dimensioni microscopiche privi di nucleo. Ma questo non significa che i batteri generalmente non abbiano strutture responsabili della trasmissione delle informazioni ereditarie. Ha solo un'organizzazione più primitiva. Si tratta di molecole di DNA circolari concentrate in una parte specifica del citoplasma chiamata nucleoide.
L'essenza della nutrizione autotrofica
I batteri chemiosintetici, esempi dei quali verranno discussi nel nostro articolo, producono sostanze organiche in modo indipendente. Sono autotrofi, come le piante. Tuttavia, questi ultimi utilizzano l'energia della luce solare per questo. La presenza di plastidi verdi di cloroplasti consente loro di svolgere il processo di fotosintesi. La sua essenza sta nella formazione di carboidrati da glucosiosostanze inorganiche - acqua e anidride carbonica. Un altro prodotto di questa reazione chimica è l'ossigeno. Anche i batteri sono autotrofi. Ma non hanno bisogno della luce solare per ottenere energia. Svolgono un processo diverso: la chemiosintesi.
Cos'è la chemiosintesi
La chemosintesi è il processo di formazione di sostanze organiche dovuto al verificarsi di reazioni redox. Viene eseguito in natura solo dai procarioti. I batteri chemiosintetici possono utilizzare composti di zolfo, azoto e ferro per sintetizzare sostanze organiche. Questo rilascia energia, che viene prima accumulata nei legami ATP, dopodiché può essere utilizzata dalle cellule batteriche.
Batteri chemiosintetici: habitat
Poiché la vita dei chemiotrofi non dipende dalla presenza della luce solare, la loro area di distribuzione è piuttosto ampia. Ad esempio, i batteri dello zolfo possono vivere a grandi profondità, a volte essendo gli unici rappresentanti di esseri viventi lì. L'habitat di questi procarioti è il più delle volte suolo, acque reflue e substrati ricchi di determinati composti chimici.
Ferrobatteri
I batteri chemiosintetici includono i procarioti che modificano la composizione dei composti del ferro. Furono scoperti dall'eccezionale microbiologo russo Sergei Nikolaevich Vinogradsky nel 1950. Questo tipo di batteri durante la reazione di ossidazione modifica lo stato di ossidazione del ferro, rendendolo trivalente. Vivono in acque dolci e salate. In natura svolgono il ciclo del ferro innatura, e nell'industria sono usati per produrre rame puro. Questo tipo di batteri appartiene anche ai litoautotrofi, in grado di sintetizzare alcuni elementi delle loro cellule dall'acido carbonico.
Batteri solforati
I batteri, sostanze chemiosintetizzanti dei composti solforati, possono esistere separatamente sul fondo dei corpi idrici o formare una simbiosi con molluschi e invertebrati marini. Usano idrogeno solforato, solfuri, acidi tionici o zolfo molecolare come fonte di ossidazione. Questo tipo di batteri è stato l'oggetto principale nella scoperta e nello studio del processo di chemiosintesi. Questo gruppo di procarioti include anche alcuni procarioti fototrofici. Ad esempio, come batteri dello zolfo viola o verde.
Batteri nitrificanti
I batteri nitrificanti si depositano sulle radici delle leguminose. I procarioti chemiosintetici di questo gruppo ossidano l'ammoniaca in acido nitrico. Questa reazione viene effettuata in più fasi con la formazione di sostanze intermedie. Ci sono anche batteri che fissano l'azoto nel terreno. Vivono sulle radici delle leguminose. Penetrando nei tessuti dell'organo sotterraneo, formano ispessimenti caratteristici. All'interno di tali formazioni si crea un ambiente favorevole per il flusso della chemiosintesi. La simbiosi delle piante con i batteri noduli è reciprocamente vantaggiosa. I primi forniscono ai procarioti la materia organica ottenuta durante la fotosintesi. I batteri, invece, sono in grado di fissare l'azoto atmosferico e convertirlo in una forma accessibilepiante.
Perché questo processo è così importante? Infatti, nell'atmosfera, la concentrazione di azoto è piuttosto elevata e ammonta al 78%. Ma in questa forma, le piante non possono assorbire questa sostanza. Le piante hanno bisogno di azoto per lo sviluppo delle radici. In questa situazione, i batteri noduli vengono in soccorso, che lo trasformano in una forma di nitrato e ammonio.
Batteri Thion
Thion procarioti sono anche batteri chemiosintetici. La loro fonte di energia sono vari composti di zolfo. Questo tipo di batteri li riduce ad acido solforico. Questa reazione è accompagnata da una significativa diminuzione del pH del mezzo. I batteri tionici appartengono al gruppo degli acidofili. Questi includono organismi che possono sopravvivere in condizioni di elevata acidità. Tali condizioni sono tipiche delle paludi. Insieme alle thianaceae, questo gruppo è formato da batteri lattici e acetici, flagellati e rotiferi.
Batteri dell'idrogeno
Questi tipi di procarioti sono abitanti del suolo. Ossidano l'idrogeno molecolare in acqua con il rilascio di energia. Tali batteri sono anche inclusi nel gruppo dei termofili. Ciò significa che sono in grado di sopravvivere a temperature elevate, che possono raggiungere i 50 gradi Celsius. Questa capacità dei batteri dell'idrogeno è dovuta al fatto che secernono enzimi speciali che funzionano anche in tali condizioni.
Ruolobatteri chemiosintetici
I chemiotrofi svolgono un ruolo importante nei complessi processi di trasformazione e circolazione delle sostanze chimiche corrispondenti in natura. Poiché l'idrogeno solforato e l'ammoniaca sono sostanze piuttosto tossiche, è necessario neutralizzarle. Questo viene effettuato anche dai batteri chemiotrofici. Nel corso delle trasformazioni chimiche si formano le sostanze necessarie per altri organismi, il che rende possibile la loro normale crescita e sviluppo. Grandi depositi di minerali di ferro e manganese sul fondo dei mari e delle paludi sorgono a causa dell'attività dei chemiotrofi. Vale a dire, i batteri del ferro.
L'uomo ha imparato a usare le proprietà uniche dei chemiotrofi nelle loro attività. Ad esempio, con l'aiuto dei batteri dello zolfo puliscono le acque reflue dall'idrogeno solforato, proteggono i tubi di metallo e cemento dalla corrosione e i terreni dall'acidificazione.
Quindi, i batteri chemiosintetici sono speciali procarioti in grado di effettuare reazioni chimiche appropriate in condizioni anaerobiche. Questi organismi ossidano le sostanze. L'energia che viene rilasciata in questo caso viene prima immagazzinata nei legami ATP e quindi utilizzata per eseguire i processi vitali. I principali sono i batteri che fissano il ferro, lo zolfo e l'azoto. Vivono sia nell'ambiente idrico che nel suolo. I chemiotrofi sono un anello indispensabile nel ciclo delle sostanze, forniscono agli organismi viventi le sostanze necessarie e sono ampiamente utilizzati dagli esseri umani nelle loro attività economiche e industriali.
