Хемосинтезирующие бактерии. Их основные группы. Механизм хемосинтеза. Работы С.Н. Виноградского по изучению хемосинтезирующих бактерий

Фототрофные бактерии и их фотосинтетический аппарат. Особенности фотосинтеза у аноксигенных фототрофных бактерий.

Фототрофные бактерии - бактерии, которые в качестве источника энергии используют солнечный свет. Основным источником углерода в одних случаях является углекислый газ (фотоавтотрофы), в других — органические кислоты (фотогетеротрофы). К ним относятся: пурпурные и зеленые бактерии, цианобактерии, аэробные аноксигенные бактерии, прохлорофиты и некоторые галобактерии. Фотосинтез у всех (за исключением галобактерий) присходит с участием хлорофиллов. Фотосинтетический аппарат состоит из трех основных компонентов: 1) светособирающих пигментов, поглощающих энергию света и передающих ее в реакционные центры; 2) фотохимических реакционных центров, где происходит трансформация электромагнитной формы энергии в химическую; 3) фотосинтетических электронтранспортных систем, обеспечивающих перенос электронов, сопряженный с запасанием энергии в молекулах АТФ.

Активно участвуют в накоплении органических веществ фототрофные бактерии, особенно цианобактерии, играют значительную роль в круговороте углерода и азота, а серобактерии — и серы. Некоторые получили практическое использование, например, азотфиксирующие цианобактерии применяют для повышения плодородия рисовых полей, пурпурные бактерии и цианобактерии культивируют в промышленных масштабах для получения кормового белка и т. д.

Аноксигенный фотосинтез - вариант фотосинтеза (процесса образования органических веществ на свету), при котором, в отличие от оксигенного фотосинтеза, не происходит синтеза молекулярного кислорода. Для аноксигенного фотосинтеза требуется наличие во внешней среде восстановленных субстратов, например, сероводорода, серы, тиосульфата, органических соединений или молекулярного водорода. Аноксигенный фотосинтез используется анаэробными фототрофными бактериями. Фотосинтетическим пигментом у них является, в отличие от растений, не хлорофилл, а бактериохлорофилл. У зеленых бактерий фотосинтетический пигмент находится в хлоросомах и, частично, в клеточной мембране, у остальных — только в мембране и её производных.

Зелёные, пурпурные, серные, несерные (отлич. по пигментации). Источник энергии - солнце. Исп. для фиксации углекислоты., в основном автотрофы, мало гетеротрофов.

Хемосинтезирующие бактерии - бактерии, которые используют в качестве источника углерода CO2, но энергию получают не от солнца, а от химических реакций. Энергия может выделяться при окислении водорода, сероводорода, серы, железа, аммиака и др неорганических соединений. Хемосинтезирующие бактерии играют очень важную роль в биосфере; в основном они участвуют в круговороте азота и таким образом поддерживают плодородие почвы.

Существует несколько групп хемосинтезирующих бактерий, из которых наибольшее значение имеют нитри­фицирующие (получают энергию для син­теза органических веществ, окисляя аммиак до азотистой, а затем до азотной кислоты), водородные (окисляя водород до воды), серобактерии (окисляя сероводород до сульфатов) и железобактерии (превращая закисные соли железа в окисные).

Процесс хемосинтеза, при котором из СO2 образуется органическое вещество, протекает аналогично темновой фазе фотосинтеза. Благодаря жизнедеятельности бактерий-хемосинтетиков в природе накапливаются большие запасы селитры и болотной руды.

Реакции хемосинтеза:

1. Нитрифицирующие бактерии:

2NH3 + 302 → 2HN02 + 2H20 + Q

2HN02+02 → 2HN03 + Q

2. Серобактерии:

2H2S + O2 → 2H20 + 2S + Q

S+ 302 + 2H20 → 2H2S04 + Q

3. Водородные:

2Н2 + 02 → 2Н20 + Q

4. Железобактерии:

4Fe(HCO3)2 + 6H2O + O2 → 4Fe(OH)3 + 4H2CO3 +4CO2 + Q

Виноградскому принадлежит открытие уникального образа жизни - хемолитоавтотрофии и изучение серных и нитрифицирующих бактерий. Виноградский в 1887—1888, работая в лаборатории де Бари впервые показал возможность получения энергии за счёт окисления сероводорода и использования её для ассимиляции углекислого газа, открыв таким образом хемосинтез (осуществляющие этот процесс организмы он назвал аноргоксиданты). До этого единственными автотрофными организмами считались фотосинтезирующие растения, поэтому данные работы обеспечили Виноградскому мировое признание.

Хемолитотрофия.Среда без орг.соединений.

Дата добавления: 2015-03-29