Способы поступления питательных веществ

Что едят бактерии?

Всем организмам на нашей планете нужно откуда-то добывать энергию, и бактерии — не исключение. В лесах, городах и даже на поверхности наших тел им всегда есть чем полакомиться. Но что же им делать, если вокруг нет ни деревьев, ни металлов, ни живых организмов?

А ведь для существования живым организмам также очень важно наличие воды. В 2017 году австралийские ученые проводили научные исследования на территории холодной Антарктиды, где как раз нет ничего, чем могли бы питаться бактерии. Но, несмотря на суровые условия, микроскопические существа на родине тюленей и пингвинов все-таки существуют. В ходе их изучения исследователи выяснили, что для питания им не нужно ничего, кроме свежего воздуха. А в пустынных регионах нашей планеты всегда есть чем дышать. Но каким же образом бактерии извлекают энергию из воздуха?

Что едят бактерии? Как и другие живые организмы, бактерии извлекают энергию за счет одного из двух способов питания. При так называемом автотрофном питании они восполняют запас энергии за счет синтезирования органических веществ из неорганических. Звучит сложно, поэтому давайте возьмем к примеру цианобактерии, которые также известны как зеленые водоросли и упоминались в статье про водорослей-убийц. Как и растения, эти бактерии получают энергию от солнечного цвета. То есть, получают питательные вещества за счет протекающих под воздействием света химических реакций. Из школьной программы вы наверняка помните термин фотосинтез — речь идет именно о нем.

Также есть гетеротрофное питание, при котором бактерии питаются уже готовыми к употреблению органическими веществами. Например, бактерии-сапрофиты питаются отмершими частями растений и животных. Также не стоит забывать и про паразитов, которые питаются за счет зараженных ими организмов — знайте, что они тоже на стороне гетеротрофного питания. Ну, стоит также упомянуть про симбионтов, которые тоже питаются за счет «хозяина», но в замен тоже приносят ему пользу. Например, живущие в корнях клубеньковые бактерии превращают атмосферный азот в питательные вещества щедро делятся ими с растениями.

Что делать, если нечего кушать? О бактериях, которые могут выживать даже в условиях без очевидной пищи, было рассказано в научном издании Science Alert. Как оказалось, в ходе долгой эволюции некоторые виды микроорганизмов научились извлекать энергию даже из воздуха. Так, из воздуха Антарктиды найденные бактерии вылавливают монооксид углерода и окисляют его до углекислого газа. А из него, впоследствии, находчивые бактерии синтезируют биомолекулы, в состав которых входят белки, нуклеиновые кислоты и другие питательные вещества.

По мнению исследователей, такие способности позволяют бактериям выживать даже в самых экстремальных условиях. Никто не удивится тому, если такие микроорганизмы впоследствии будут найдены в жарких пустынях и других местах с суровыми условиями. Впрочем, даже в пустыне Сахара с температурой воздуха около 40 градусов Цельсия многим бактериям всегда есть что поесть. А вот в суровых Арктике и Тибетском плато практически нет других живых созданий и тем более растений. Так что, живущие на этих территориях бактерии тоже могут обладать способностью извлекать энергию из воздуха. Но этому пока нет научных доказательств и это просто предположение.

Бактерии на других планетах Еще одно предположение гласит, что если бактерии могут существовать в суровых условиях Земли, то они вполне могут обитать и на других планетах. Ведь даже на нашей планете есть микроскопические существа, которые могут питаться совершенно неожиданными веществами. Так что вышеописанное научное открытие вновь вселяет в нас надежду о существовании внеземной жизни. Да, она может быть неразумной, но в будущем на нашем сайте наверняка может появиться новость об обнаружении первого известного науке инопланетного существа.

Источник

Питание бактерий

Питание бактерий – это процесс поглощения и усвоения бактериальной клеткой пластического материала и энергии в результате преобразовательных реакций [4] .

Питание является неотъемлемой функцией каждого живого организма. В процессе питания организм получает вещества, идущие на синтез клеточных структур и служащие источником энергии для всех процессов жизнедеятельности. Для питания микроорганизмов необходимы те же элементы, что и для животных, и растений. Первоочередные элементы питания – углерод, азот, кислород, водород, являющиеся основой всех органических веществ, которые входят в состав живой клетки как прокариоритеческих так и эукариоэтических организмов [5] .

Типы питания бактерий чрезвычайно разнообразны. Различаются они в зависимости от способа поступления питательных веществ бактериальной клетки, источников углерода и азота, способа получения энергии, природы доноров электронов [4] .

Содержание:

Способы поступления питательных веществ

По способам поступления питательных веществ бактерии подразделяются на:

  • голофиты (греч. holos – полноценный и греч. phyticos – относящийся к растениям) – бактерии неспособные выделять в окружающую среду ферменты, расщепляющие субстраты, потребляют вещества только в растворенном, молекулярном виде;
  • голозои (греч. holos – полноценный и греч. zoikos – относящийся к животным) – бактерии, обладающие комплексом ферментов, обеспечивающие внешнее питание – расщепление субстратов до молекул вне бактериальной клетки, после чего молекулы питательных веществ транспортируются внутрь бактерии[4] .

Гетеротрофные бактерии: культура Erwinia amylovora

Источники углерода

По источникам углерода различают:

  • автотрофы (греч. autos– сам, trophe – пища) – бактерии, использующие в качестве источника углерода углекислый газ (CO2), из которого осуществляют синтез всех углеродосодержащих веществ;
  • гетеротрофы (греч.geteros– другой, trophe– пища) – бактерии, использующие в качестве источника углерода различные органические вещества в молекулярной форме (многоатомные спирты, углеводы, жирные кислоты, аминокислоты) [4] .

Наибольшая степень гетеротрофности отмечается у прокариот, живущих только внутри других живых клеток, в частности хламидий и риккетсий [4] .

Источники энергии

В зависимости от используемых источников энергии бактерии подразделяют на два типа:

  • фототрофы – бактерии способные использовать солнечную энергию;
  • хемотрофы – бактерии, получающие энергию при окислительно-восстановительных реакциях [4] .

Питание бактерий - Хемоорганотрофные бактерии

Хемоорганотрофные бактерии

Питание бактерий - Хемоорганотрофные бактерии

Pectobacterium carotovorum ssp. carotovorum вытекают из тканей капусты [6] .

Природа доноров электронов

  • литотрофы (греч. litos – камень) – бактерии, использующие в качестве доноров электронов неорганические вещества: водород (Н2), сероводород (Н2S), аммиак (NH3), серу (S), углекислый газ(CО2), ионы железа (Fe2+) и многие другие;
  • органотрофы – бактерии, использующие в качестве донора электронов органические соединения (углеводы, аминокислоты) [4] .

В зависимости от источника энергии и природы донора электронов возможно четыре основных типа энергетического метаболизма: хемолитотрофия, хемоорганотрофия, фотолитотрофия, фотоорганотрофия. Таки образом, бактерии разделяют на:

  • хемолитотрофы – бактерии, получающие энергию при окислительно-восстановительных реакциях и использующие в качестве доноров электронов неорганические вещества;
  • хемоорганотрофы – бактерии, получающие энергию при окислительно-восстановительных реакциях и использующие в качестве донора электронов органические соединения;
  • фотолитотрофы – бактерии, получающие энергию в результате фотосинтеза (солнечная энергия) и использующие в качестве доноров электронов неорганические вещества;
  • фотоорганотрофы – бактерии, получающие энергию в результате фотосинтеза (солнечная энергия) и использующие в качестве донора электронов органические соединения [2] .

Источники углерода, энергии и доноров электронов

Каждый тип энергетического метаболизма осуществляется на базе различных биосинтетических способностей организма. Как отмечалось выше, прокариоты, прежде всего, делятся на автрофов и гетеротрофов. В последствие, те же микроорганизмы распределяются ещё по группам: фототрофы, хемотрофы, литотрофы, органотрофы [3] .

Следовательно, выделяется восемь сочетаний типов энергетического и конструктивного метаболизма, отражающие возможности способов питания прокариот:

  • хемолитоавтотрофы – хемотрофы+литотрофы+ автотрофы;
  • хемолитогетеротрофы – хемотрофы+литотрофы+ гетеротрофы;
  • хемоорганоавтотрофы – хемотрофы+ органотрофы+ автотрофы;
  • хемоорганогетеротрофы – хемотрофы+органотрофы+гетеротрофы;
  • фотолитоавтотрофы – фототрофы+ литотрофы+ автотрофы;
  • фотолитогетеротрофы – фототрофы + литотрофы+ гетеротрофы;
  • фотоорганоавторофы – фототрофы+органотрофы+автотрофы;
  • фотоорганогетеротрофы – фототрофы+органотрофы+гетеротрофы[3] .

Способы питания прокариот представлены в Таблице 1 [2] .

Всем перечисленным способам питания соответствуют реально существующие прокариоты. Однако число видов, относящихся к той или иной группе, далеко не одинаково. Большинство видов сосредоточено в группе с хемоорганогетеротрофным типом питания. В числе фотосинтезирующих прокариот (фототрофов) подавляющее число (все цианобактерии, большинство пурпурных и зеленых серобактерий) – фотолитотрофы [2] .

Кроме указанных восьми типов питания, отмечается существование миксотрофов – организмов, способных одновременно использовать различные возможности питания. Например, способные одновременно окислять органические и минеральные соединения или использующие в качестве источника углерода, как диоксид углерода, так и органические вещества [3] .

Источник



Бактерии

Бактерии (греч. bakterion — палочка) — простые одноклеточные микроскопические организмы, принадлежащие к прокариотам. В пищевых цепях они играют важнейшую роль редуцентов: разлагают органические вещества мертвых животных и растений.

Бактерии

Бактерии обладают исключительной устойчивостью: их можно обнаружить даже на стенках ядерного реактора. Такая способность связана с их быстрым размножением — при благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. При изменении условий внешней среды (за счет мутаций) выживают и размножаются те формы, которые устойчивы к действию того или иного фактора (к примеру, радиации).

Строение бактерий

Бактерии имеют клеточную стенку, состоящую из муреина (пептидогликана) и выполняющую защитную функцию. У бактерий (прокариот, доядерных) отсутствуют мембранные органоиды. В их клетке можно найти только немембранные: рибосомы, жгутики, пили. Пили — поверхностные структуры, которые служат для прикрепления бактерии к субстрату.

Наследственный материал находится прямо в цитоплазме (не в ядре, как у эукариот) в виде нуклеоида. Нуклеоид (лат. nucleus — ядро + греч. eidos вид) — одна сложная кольцевидная молекула ДНК, не ограниченная мембранами от остальной части клетки.

Строение бактерии

Долгое время выделяли «особый органоид» бактерий — мезосомы, считали, что они могут участвовать в некоторых клеточных процессах.

Спешу сообщить, что на данный момент установлено однозначно: мезосомы это складки цитоплазматический мембраны, образующиеся только лишь при подготовке бактерий к электронной микроскопии (это артефакты, в живой бактерии их нет).

Мезосомы

При наступлении неблагоприятных для жизни условий бактерии образуют защитную оболочку — спору. При образовании споры клетка частично теряет воду, уменьшаясь при этом в объеме. В таком состоянии бактерии могут сохраняться тысячи лет!

В состоянии споры бактерии очень устойчивы к изменениям температуры, механическим и химическим факторам. При изменении условий среды на благоприятные, бактерии покидают спору и приступают к размножению.

Спора бактерии

Энергетический обмен бактерий

Бактерии получают энергию за счет окисления веществ. Существуют аэробные бактерии, живущие в воздушной среде, и анаэробные бактерии, которые могут жить только в условиях отсутствия кислорода.

К аэробным бактериям относят многочисленных редуцентов, которые разлагают органические вещества мертвых растений и животных. Анаэробные бактерии составляют микрофлору нашего кишечника — бескислородную среду обитания.

Бактерии аэробы и анаэробы

Получают энергию бактерии путем хемо- или фотосинтеза. Среди хемосинтезирующих бактерий можно встретить нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии.

Важно заметить, что клубеньковые бактерии (азотфиксирующие) не осуществляют хемосинтез: клубеньковые бактерии относятся к гетеротрофам.

Среди фотосинтезирующих бактерий особое место принадлежит цианобактериями (сине-зеленым водорослям). Благодаря им сотни миллионов лет назад возник кислород, а с ним и озоновый слой: появилась жизнь на поверхность земли и аэробный тип дыхания (поглощение кислорода), которым мы сейчас с вами пользуемся 🙂

Что касается бактерий гетеротрофов, то их способ питания основан на разложении останков животных и растений — сапротрофы (редуценты), либо же они питаются органами и тканями животных и растений — паразиты.

Бактерии автотрофы и гетеротрофы

Биотехнология

Бактерии широко применяются в направлении биотехнологии — генной инженерии. Их используют для получения различных химических веществ (белков).

В ДНК бактерии вставляют нужный ген (к примеру, ген, кодирующий белковый гормон — инсулин), бактерия принимает новый участок гена за свой собственный, в результате чего начинает синтезировать белок с данного участка. На рибосомах подобных бактерий синтезируется инсулин, который человек собирает, обрабатывает и использует как лекарство.

Получение инсулина с помощью бактерий

Бактерии используются для получения антибиотиков (тетрациклина, стрептомицина, грамицидина), широко применяемых в медицине. Бактерии также применяют в пищевой промышленности, где их используют для получения молочнокислых продуктов, алкогольных напитков.

Классификация бактерий по форме

При микроскопии становятся заметны явные отличия форм бактерий.

  • Стафилококки — их скопления похожи на виноградные грозди
  • Диплококки — округлой формы, расположенные попарно
  • Стрептококки — объединяются в цепочки, напоминающие нити жемчуга
  • Палочки
  • Вибрионы — изогнутые в виде запятой
  • Спириллы — спирально извитые палочки
  • Спирохеты — сильно извитые (до 10-15 витков) палочки

Формы бактерий

Размножение бактерий

Бактерии, как прокариоты (доядерные организмы), не могут делиться митозом, так как основное условие митоза — наличие ядра. Бактерии делятся бинарным делением клетки.

В ходе бинарного деления бактерия делится на две дочерние клетки, являющиеся генетическими копиями материнской. Деление в среднем происходит раз в 20 минут, популяция бактерий растет в геометрической прогрессии.

При размножении в лабораторных условиях бактерии образуют колонии. Колонии — видимые невооруженным глазом скопления клеток, образуемые в процессе роста и размножения микроорганизмов на питательном субстрате. Колонии выращиваются в чашках Петри.

Колонии бактерий, бинарное деление бактерий

Бактериальные инфекции

Многие патогенные бактерии приводят к развитию тяжелых заболеваний у человека. На настоящий момент при бактериальных инфекциях применяются антибиотики, дающие хороший эффект.

От некоторых болезней: дифтерия, коклюш и т.д. разработаны вакцины, дающие стойкий пожизненный иммунитет. После вакцинации образуются антитела к возбудителю, вследствие чего организм становится защищен от подобных инфекций: при встрече с возбудителем человек не заболевает, или переносит болезнь в легкой форме.

К бактериальным инфекциям относятся: чума, дифтерия, туберкулез, коклюш, гонорея, сифилис, тиф, столбняк, брюшной тиф, сальмонеллез, дизентерия, холера. Ниже вы можете видеть возбудителей данных заболеваний и место их локализации в организме.

Бактериальные инфекции

Для борьбы с бактериями, вирусами и грибами в медицинских учреждениях (уже часто и в домашних условиях) используется кварцевание. Кварцевание — процесс обеззараживания помещения, суть которого в лампе, испускающей ультрафиолетовое излучение, губительное для микроорганизмов.

При проведении медицинских процедур локального кварцевания (облучения УФ отдельных участков) тела следует надевать защитные очки для избежания ожога сетчатки глаза. При кварцевании помещений следует покинуть их по той же причине.

Кварцевание

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Растения и бактерии могут питаться как

Питание бактерий. Виды питания бактерий. Хемогетеротрофные бактерии.

Питание — это процесс приобретения энергии и веществ. Основываясь на природе необходимого источника энергии или источника углерода — наиважнейшего элемента для роста, — живые организмы можно подразделить на несколько групп.

Для синтеза органических соединений живые организмы способны использовать только два вида энергии: энергию света и энергию химических связей. Организмы, использующие световую энергию, называются фототрофами, а организмы, использующие только химическую энергию — хемотрофами. Фототрофы осуществляют фотосинтез.

Как уже говорилось, организмы разделяют также на автотрофные и гетеротрофные — в зависимости от того, какой источник углерода они используют: неорганическое соединение (диоксид углерода) или разнообразные органические вещества. Таким образом, можно выделить четыре типа питания. Среди бактерий встречаются представители всех четырех типов.

Наибольшую группу образуют хемогетеротрофные бактерии.

Питание бактерий. Виды питания бактерий. Хемогетеротрофные бактерии.

Хемогетеротрофные бактерии

Бактерии этого типа получают энергию из поступающих с пищей химических соединений. Они способны использовать огромное множество различных веществ.

Среди хемогетеротрофных бактерий можно выделить три основные группы, а именно сапротрофы, мутуалисты и паразиты.

Сапротрофы представлены организмами, извлекающими питательные вещества из мертвого разлагающегося материала. Для разложения органического материала сапротрофы выделяют на него ферменты. Таким образом, переваривание пищи у них происходит вне организма. Образующиеся при этом растворимые продукты поступают в тело сапротрофа и там ассимилируются.

Сапротрофные бактерии и грибы составляют группу редуцентов. Им принадлежит важная роль в разложении органического материала и возврате элементов в природные круговороты. Они образуют гумус из животных и растительных остатков, но при этом они способны и наносить вред, разрушая нужные человеку материалы, особенно пищевые продукты.

Мутуализмом (или симбиозом) называют любую форму тесной взаимосвязи между двумя живыми организмами, выгодной для обоих партнеров. Примером бактериального мутуализма может служить Rhizobium — бактерия, способная фиксировать азот и живущая в корневых клубеньках бобовых растений, например гороха и клевера, или Escherichia coli, обитающая в кишечнике человека и, вероятно, поставляющая человеку витамины группы В и К.

Паразитом называют любой организм, живущий внутри тела или на теле другого организма (хозяина), от которого он получает пищу и, как правило, убежище. Хозяевами могут служить представители самых различных видов, причем паразиты наносят ощутимый вред своим хозяевам. Паразиты, вызывающие болезни, называют патогенами.

Одни паразиты, называемые об. штатными, могут жить и расти только в живых клетках. Другие, называемые факультативными, заражают хозяина, вызывают его гибель и затем живут на его остатках как сапротрофы.

Паразиты отличаются чрезвычайной разборчивостью в пище, поскольку они нуждаются во «вспомогательных факторах роста», которые не способны синтезировать сами, но могут получать только от своих хозяев.

Источник

Чем могут питаться бактерии, когда вокруг ничего нет?

Всем организмам на нашей планете нужно откуда-то добывать энергию, и бактерии — не исключение. В лесах, городах и даже на поверхности наших тел им всегда есть чем полакомиться. Но что же им делать, если вокруг нет ни деревьев, ни металлов, ни живых организмов? А ведь для существования живым организмам также очень важно наличие воды. В 2017 году австралийские ученые проводили научные исследования на территории холодной Антарктиды, где как раз нет ничего, чем могли бы питаться бактерии. Но, несмотря на суровые условия, микроскопические существа на родине тюленей и пингвинов все-таки существуют. В ходе их изучения исследователи выяснили, что для питания им не нужно ничего, кроме свежего воздуха. А в пустынных регионах нашей планеты всегда есть чем дышать. Но каким же образом бактерии извлекают энергию из воздуха?

Что едят бактерии?

Как и другие живые организмы, бактерии извлекают энергию за счет одного из двух способов питания. При так называемом автотрофном питании они восполняют запас энергии за счет синтезирования органических веществ из неорганических. Звучит сложно, поэтому давайте возьмем к примеру цианобактерии, которые также известны как зеленые водоросли и упоминались в статье про водорослей-убийц. Как и растения, эти бактерии получают энергию от солнечного цвета. То есть, получают питательные вещества за счет протекающих под воздействием света химических реакций. Из школьной программы вы наверняка помните термин фотосинтез — речь идет именно о нем.

Цианобактерии под микроскопом

Также есть гетеротрофное питание, при котором бактерии питаются уже готовыми к употреблению органическими веществами. Например, бактерии-сапрофиты питаются отмершими частями растений и животных. Также не стоит забывать и про паразитов, которые питаются за счет зараженных ими организмов — знайте, что они тоже на стороне гетеротрофного питания. Ну, стоит также упомянуть про симбионтов, которые тоже питаются за счет «хозяина», но в замен тоже приносят ему пользу. Например, живущие в корнях клубеньковые бактерии превращают атмосферный азот в питательные вещества щедро делятся ими с растениями.

Что делать, если нечего кушать?

О бактериях, которые могут выживать даже в условиях без очевидной пищи, было рассказано в научном издании Science Alert. Как оказалось, в ходе долгой эволюции некоторые виды микроорганизмов научились извлекать энергию даже из воздуха. Так, из воздуха Антарктиды, найденные бактерии вылавливают монооксид углерода и окисляют его до углекислого газа. А из него, впоследствии, находчивые бактерии синтезируют биомолекулы, в состав которых входят белки, нуклеиновые кислоты и другие питательные вещества.

Некоторые бактерии могут извлекать энергию из воздуха и им этого хватает

По мнению исследователей, такие способности позволяют бактериям выживать даже в самых экстремальных условиях. Никто не удивится тому, если такие микроорганизмы впоследствии будут найдены в жарких пустынях и других местах с суровыми условиями. Впрочем, даже в пустыне Сахара с температурой воздуха около 40 градусов Цельсия многим бактериям всегда есть что поесть. А вот в суровых Арктике и Тибетском плато практически нет других живых созданий и тем более растений. Так что, живущие на этих территориях бактерии тоже могут обладать способностью извлекать энергию из воздуха. Но этому пока нет научных доказательств и это просто предположение.

Бактерии на других планетах

Еще одно предположение гласит, что если бактерии могут существовать в суровых условиях Земли, то они вполне могут обитать и на других планетах. Ведь даже на нашей планете есть микроскопические существа, которые могут питаться совершенно неожиданными веществами. Так что, вышеописанное научное открытие вновь вселяет в нас надежду о существовании внеземной жизни. Да, она может быть неразумной, но в будущем на нашем сайте наверняка может появиться новость об обнаружении первого известного науке инопланетного существа.

Если вам нравятся наши статьи, подпишитесь на нас в Google News! Так вам будет удобнее следить за новыми материалами.

На тему бактерий недавно писал и мой коллега Александр Богданов. В своем материале он рассказал, из-за чего носки и обувь некоторых из нас так неприятно пахнут. Оказалось, виной всему являются бактерии, которые могут испускать целых четыре разновидностей вони. Подробнее обо всем можно почитать в этом материале.

Источник

Adblock
detector