Baktērijas ir visiem pazīstams jēdziens. Saņemt sieru un jogurtu, antibiotikas, notekūdeņu attīrīšanu - tas viss ir iespējams, pateicoties vienšūnu baktēriju organismiem. Iepazīsim viņus tuvāk.
Kas ir baktērijas?
Šīs savvaļas dzīvnieku valstības pārstāvji ir vienīgā prokariotu grupa – organismi, kuru šūnām trūkst kodola. Bet tas nenozīmē, ka tajos vispār nav iedzimtas informācijas. DNS molekulas ir brīvas šūnas citoplazmā, un tās neapņem membrāna.
Tā kā to izmēri ir mikroskopiski - līdz 20 mikroniem, baktērijas pēta mikrobioloģijas zinātne. Zinātnieki ir atklājuši, ka prokarioti var būt vienšūnas vai apvienoties kolonijās. Viņiem ir diezgan primitīva struktūra. Papildus kodolam baktērijām trūkst visu veidu plastidu, Golgi kompleksa, EPS, lizosomu un mitohondriju. Bet, neskatoties uz to, baktēriju šūna spēj veikt svarīgākos dzīvības procesus: anaerobo elpošanu, neizmantojot skābekli, heterotrofisku un autotrofisku uzturu, aseksuālu vairošanos un cistu veidošanos nelabvēlīgu apstākļu laikā.nosacījumi.
Baktēriju klases
Klasifikācijas pamatā ir dažādas pazīmes. Viens no tiem ir šūnu forma. Tātad vibrijiem ir komata forma, kokiem - noapaļota forma. Spirālēm ir spirālveida forma, un baciļiem ir nūjiņa forma.
Turklāt baktērijas tiek apvienotas grupās atkarībā no šūnas strukturālajām iezīmēm. Īstie spēj izveidot gļotainu kapsulu ap savu šūnu un ir aprīkoti ar karogiem.
Cianobaktērijas jeb zilaļģes spēj fotosintēzēt un kopā ar sēnītēm ir daļa no ķērpjiem.
Daudzas baktēriju sugas ir spējīgas uz simbiozi – abpusēji izdevīgu organismu kopdzīvi. Slāpekļa fiksatori nosēžas uz pākšaugu un citu augu saknēm, veidojot mezgliņus. Ir viegli uzminēt, kādu funkciju veic mezgliņu baktērijas. Tie pārvērš atmosfēras slāpekli, kas ir tik nepieciešams augu attīstībai.
Ēšanas metodes
Prokarioti ir organismu grupa, kam ir pieejama visa veida barība. Tātad zaļās un purpursarkanās baktērijas barojas autotrofiski, pateicoties saules enerģijai. Plastīdu klātbūtnes dēļ tos var krāsot dažādās krāsās, taču tie obligāti satur hlorofilu. Baktēriju un augu fotosintēze būtiski atšķiras. Baktērijās ūdens nav būtisks reaģents. Elektronu donors var būt ūdeņradis vai sērūdeņradis, tāpēc šī procesa laikā skābeklis neizdalās.
Liela baktēriju grupa barojas heterotrofiski, tas ir, gatavās organiskās vielas. Šādi organismi izmanto mirušo organismu atliekas pārtikai unviņu dzīves produkti. Sabrukšanas un fermentācijas baktērijas spēj sadalīt visas zināmās organiskās vielas. Šādus organismus sauc arī par saprotrofiem.
Dažas augu baktērijas var veidot simbiozi ar citiem organismiem: kopā ar sēnēm tās ir daļa no ķērpjiem, slāpekli fiksējošās mezgliņu baktērijas savstarpēji izdevīgi pastāv līdzās pākšaugu saknēm.
Ķīmitrofi
Ķīmitrofi ir vēl viena pārtikas grupa. Tas ir sava veida autotrofisks uzturs, kura laikā saules enerģijas vietā tiek izmantota dažādu vielu ķīmisko saišu enerģija. Viens no šādiem organismiem ir slāpekli fiksējošās baktērijas. Tie oksidē dažus neorganiskus savienojumus, vienlaikus nodrošinot sevi ar nepieciešamo enerģijas daudzumu.
Slāpekli piesaistošās baktērijas: biotops
Līdzīgi barojas arī mikroorganismi, kas spēj pārveidot slāpekļa savienojumus. Tās sauc par slāpekli fiksējošām baktērijām. Neskatoties uz to, ka baktērijas dzīvo visur, šīs konkrētās sugas dzīvotne ir augsne vai drīzāk pākšaugu saknes.
Ēka
Kāda ir mezgliņu baktēriju funkcija? Tas ir saistīts ar to struktūru. Slāpekli fiksējošās baktērijas ir skaidri redzamas ar neapbruņotu aci. Nosēžas uz pākšaugu un graudaugu saknēm, tie iekļūst augā. Tādā gadījumā veidojas sabiezējumi, kuru iekšienē notiek vielmaiņa.
Jāteic, ka slāpekli fiksējošās baktērijas pieder pie savstarpējo pušu. To līdzāspastāvēšana ar citiem organismiem ir abpusēji izdevīga. ATFotosintēzes laikā augs sintezē ogļhidrātu glikozi, kas nepieciešama dzīvības procesiem. Baktērijas nav spējīgas uz šādu procesu, tāpēc no pākšaugiem iegūst gatavus cukurus.
Augiem dzīvošanai nepieciešams slāpeklis. Dabā šīs vielas ir diezgan daudz. Piemēram, slāpekļa saturs gaisā ir 78%. Tomēr šajā stāvoklī augi nespēj absorbēt šo vielu. Slāpekli fiksējošās baktērijas absorbē atmosfēras slāpekli un pārvērš to augiem piemērotā formā.
Izpilde
Kāda ir slāpekli fiksējošo baktēriju funkcija, var redzēt ķīmijtrofās baktērijas azospirillum piemērā. Šis organisms dzīvo uz labības saknēm: miežiem vai kviešiem. To pamatoti sauc par līderi slāpekļa ražotāju vidū. Uz hektāra zemes viņš spēj dot līdz 60 kg šī elementa.
Labi "darbinieki" ir arī pākšaugu slāpekli fiksējošās baktērijas, piemēram, rizobiti, sinorhizobumi un citas. Viņi spēj bagātināt hektāru zemes ar slāpekli, kas sver līdz 390 kg. Daudzgadīgie pākšaugi ir slāpekļa veidošanās uzvarētāju mājvieta, kuru ražība sasniedz līdz 560 kg uz aramzemes hektāru.
Dzīves procesi
Visas slāpekli fiksējošās baktērijas atbilstoši dzīvības procesu pazīmēm var apvienot divās grupās. Pirmā grupa ir nitrificējoša. Metabolisma būtība šajā gadījumā ir ķīmisko pārvērtību ķēde. Amonijs jeb amonjaks pārvēršas nitrītos – slāpekļskābes sāļos. Savukārt nitrīti tiek pārveidoti par nitrātiem,ir arī šī savienojuma sāļi. Nitrātu veidā slāpekli labāk uzsūc augu sakņu sistēma.
Otro grupu sauc par denitrifikatoriem. Viņi veic apgriezto procesu: augsnē esošie nitrāti tiek pārvērsti gāzveida slāpeklī. Tā notiek slāpekļa cikls dabā.
Dzīvības procesi ietver arī vairošanās procesu. Tas notiek, šūnu daloties divās daļās. Daudz retāk - ar pumpuru veidošanos. Raksturīgs baktērijām un seksuālajam procesam, ko sauc par konjugāciju. Šajā gadījumā notiek ģenētiskās informācijas apmaiņa.
Tā kā sakņu sistēma izdala daudzas vērtīgas vielas, uz tās apmetas daudz baktēriju. Tie pārvērš augu atliekas vielās, kuras augi var absorbēt. Rezultātā augsnes slānis apkārt iegūst noteiktas īpašības. To sauc par rizosfēru.
Ceļi baktēriju iekļūšanai saknē
Ir vairāki veidi, kā baktēriju šūnas ievadīt sakņu sistēmas audos. Tas var notikt bojāto audu bojājumu dēļ vai vietās, kur sakņu šūnas ir jaunas. Sakņu apmatojuma zona ir arī ceļš, kurā ķīmijtrofi var iekļūt augā. Tālāk sakņu matiņi inficējas un baktēriju šūnu aktīvās dalīšanās rezultātā veidojas mezgliņi. Iebrūkošās šūnas veido infekciozus pavedienus, kas turpina iekļūšanas procesu augu audos. Ar vadošas sistēmas palīdzību baktēriju mezgliņi tiek savienoti ar sakni. Laika gaitā tajos parādās īpaša viela -legoglobīns.
Līdz optimālas aktivitātes izpausmes brīdim mezgliņi iegūst rozā krāsu (pateicoties legoglobīna pigmentam). Tikai tās baktērijas, kas satur legoglobīnu, spēj piesaistīt slāpekli.
Ķīmitrofu nozīme
Cilvēki jau sen ievērojuši, ka, izrokot pākšaugus ar augsni, raža šajā vietā būs labāka. Patiesībā būtība nav aršanas procesā. Šāda augsne ir vairāk bagātināta ar slāpekli, kas ir tik nepieciešams augu augšanai un attīstībai.
Ja lapu sauc par skābekļa rūpnīcu, tad slāpekli fiksējošās baktērijas pamatoti var saukt par nitrātu rūpnīcu.
Pat 19. gadsimtā zinātnieki pievērsa uzmanību pākšaugu apbrīnojamajām spējām. Zināšanu trūkuma dēļ tās tika attiecinātas tikai uz augiem un netika saistītas ar citiem organismiem. Ir ierosināts, ka lapas var piesaistīt atmosfēras slāpekli. Eksperimentu laikā tika konstatēts, ka pākšaugi, kas auga ūdenī, zaudē šo spēju. Vairāk nekā 15 gadus šis jautājums ir palicis noslēpums. Neviens nenojauta, ka to visu paveica slāpekli fiksējošās baktērijas, kuru dzīvotne nebija pētīta. Izrādījās, ka lieta ir organismu simbiozē. Tikai kopā pākšaugi un baktērijas var ražot nitrātus augiem.
Tagad zinātnieki ir identificējuši vairāk nekā 200 augus, kas nepieder pie pākšaugu dzimtas, bet spēj veidot simbiozi ar slāpekli fiksējošām baktērijām. Vērtīgas īpašības piemīt arī kartupeļiem, sorgo, kviešiem.
