Бактериялар - барлығына таныс ұғым. Ірімшік пен йогурт алу, антибиотиктер, ағынды суларды тазарту - мұның бәрі бір жасушалы бактериялық организмдердің арқасында мүмкін болды. Олармен жақынырақ танысайық.
Бактериялар деген кім?
Бұл жабайы табиғат патшалығының өкілдері прокариоттардың жалғыз тобы – жасушаларында ядросы жоқ организмдер. Бірақ бұл олардың тұқым қуалайтын ақпараты мүлдем жоқ дегенді білдірмейді. ДНҚ молекулалары жасуша цитоплазмасында бос және мембранамен қоршалмаған.
Өлшемдері микроскопиялық болғандықтан – 20 микронға дейін, бактерияларды микробиология ғылымы зерттейді. Ғалымдар прокариоттардың бір жасушалы болуы немесе колонияларға бірігуі мүмкін екенін анықтады. Олардың біршама қарабайыр құрылымы бар. Бактерияларда ядродан басқа пластидтердің барлық түрлері, Гольджи кешені, EPS, лизосомалар және митохондриялар жоқ. Бірақ соған қарамастан, бактерия жасушасы ең маңызды өмірлік процестерді жүзеге асыруға қабілетті: оттегін пайдаланбай анаэробты тыныс алу, гетеротрофты және автотрофты қоректену, жыныссыз көбею және қолайсыз жағдайларды тәжірибе кезінде киста түзілуі.шарттар.
Бактериялар кластары
Жіктеу әртүрлі мүмкіндіктерге негізделген. Олардың бірі - жасушалардың пішіні. Сонымен, вибриондар үтір, кокктар - дөңгелек пішінді болады. Спиральдар спираль тәрізді, ал бациллалар таяқша тәрізді болады.
Сонымен қатар бактериялар жасушаның құрылымдық ерекшеліктеріне қарай топтарға біріктіріледі. Нағыздары өз жасушаларының айналасында шырышты капсула құра алады және жгутикамен жабдықталған.
Цианобактериялар немесе көк-жасыл балдырлар фотосинтезге қабілетті және саңырауқұлақтармен бірге қыналар құрамына кіреді.
Бактериялардың көптеген түрлері симбиозға қабілетті - организмдердің өзара тиімді бірге өмір сүруі. Азот бекіткіштері бұршақ және басқа да өсімдіктердің тамырларына қонып, түйін түзеді. Түйін бактерияларының қандай қызмет атқаратынын болжау оңай. Олар атмосфералық азотты түрлендіреді, бұл өсімдіктердің дамуы үшін өте қажет.
Тамақтану әдістері
Прокариоттар – тағамның барлық түрлеріне қол жеткізе алатын организмдер тобы. Сонымен, жасыл және күлгін бактериялар күн энергиясының арқасында автотрофты түрде қоректенеді. Пластидтердің болуына байланысты оларды әртүрлі түстермен бояуға болады, бірақ олар міндетті түрде хлорофиллді қамтиды. Бактериялар мен өсімдіктердің фотосинтезі түбегейлі ерекшеленеді. Бактерияларда су маңызды реагент болып табылмайды. Электрондық донор сутегі немесе күкіртті сутек болуы мүмкін, сондықтан бұл процесс кезінде оттегі бөлінбейді.
Бактериялардың үлкен тобы гетеротрофты, яғни дайын органикалық заттармен қоректенеді. Мұндай организмдер өлі организмдердің қалдықтарын тамаққа пайдаланады жәнеолардың өмірлік өнімдері. Ыдырау және ашыту бактериялары барлық белгілі органикалық заттарды ыдыратуға қабілетті. Мұндай организмдерді сапротрофтар деп те атайды.
Кейбір өсімдік бактериялары басқа организмдермен симбиоз құра алады: саңырауқұлақтармен бірге олар қыналар құрамына кіреді, азотты бекітетін түйінді бактериялар бұршақ тұқымдастардың тамырларымен өзара тиімді қатар өмір сүреді.
Хемотрофтар
Хемотрофтар тағы бір тағам тобы. Бұл автотрофты қоректенудің бір түрі, оның барысында күн энергиясының орнына әртүрлі заттардың химиялық байланыстарының энергиясы пайдаланылады. Осындай организмдердің бірі азотты түзетін бактериялар. Олар кейбір бейорганикалық қосылыстарды тотықтырады, сонымен бірге өздерін қажетті мөлшерде энергиямен қамтамасыз етеді.
Азотты бекітетін бактериялар: тіршілік ету ортасы
Азот қосылыстарын түрлендіруге қабілетті микроорганизмдер де осындай жолмен қоректенеді. Оларды азот бекітетін бактериялар деп атайды. Бактериялар барлық жерде өмір сүретініне қарамастан, бұл ерекше түрдің мекендейтін жері топырақ, дәлірек айтсақ, бұршақ тұқымдас өсімдіктердің тамырлары.
Ғимарат
Түйін бактериялары қандай қызмет атқарады? Бұл олардың құрылымына байланысты. Азотты бекітетін бактериялар жай көзге анық көрінеді. Бұршақ және дәнді дақылдардың тамырына қонып, олар өсімдікке енеді. Бұл жағдайда қоюланулар пайда болады, олардың ішінде метаболизм жүреді.
Азотфиксациялаушы бактериялар мутуалисттер тобына жатады деп айту керек. Олардың басқа организмдермен бірге өмір сүруі екі жаққа да тиімді. ATФотосинтез кезінде өсімдік тіршілік процестеріне қажетті көмірсу глюкозасын синтездейді. Бактериялар мұндай процеске қабілетсіз, сондықтан дайын қант бұршақ дақылдарынан алынады.
Өсімдіктерге тіршілік ету үшін азот қажет. Табиғатта бұл зат өте көп. Мысалы, ауадағы азот мөлшері 78% құрайды. Алайда, бұл күйде өсімдіктер бұл затты сіңіре алмайды. Азотты бекітетін бактериялар атмосфералық азотты сіңіріп, оны өсімдіктерге қолайлы пішінге айналдырады.
Өнімділік
Азотфиксациялаушы бактериялардың қандай қызмет атқаратынын azospirillum химотрофты бактериясының мысалында көруге болады. Бұл организм дәнді дақылдардың тамырында өмір сүреді: арпа немесе бидай. Оны азот өндірушілері арасында көшбасшы деп атайды. Бір гектар жерде ол осы элементтің 60 кг-ға дейін бере алады.
Бұршақ тұқымдастардың азотты түзетін бактериялары, мысалы, ризобит, синоризобия және басқалары да жақсы «жұмысшылар». Олар гектар жерді салмағы 390 келіге дейін азотпен байыта алады. Көпжылдық бұршақ тұқымдас өсімдіктер азот түзу жеңімпаздарының отаны болып табылады, олардың өнімділігі егістік алқабының әр гектарына 560 кг-ға дейін жетеді.
Өмірлік процестер
Тіршілік процестерінің ерекшеліктеріне сәйкес барлық азотты бекітетін бактерияларды екі топқа біріктіруге болады. Бірінші топ - нитрификациялау. Бұл жағдайда метаболизмнің мәні химиялық өзгерістер тізбегі болып табылады. Аммоний немесе аммиак нитриттерге – азот қышқылының тұздарына айналады. Нитриттер, өз кезегінде, нитраттарға айналады,олар да осы қосылыстың тұздары болып табылады. Нитраттар түріндегі азот өсімдіктердің тамыр жүйесімен жақсы сіңеді.
Екінші топ денитрификаторлар деп аталады. Олар кері процесті жүзеге асырады: топырақ құрамындағы нитраттар газ тәрізді азотқа айналады. Табиғатта азот айналымы осылай жүреді.
Тіршілік процестеріне көбею процесі де жатады. Ол жасушаның екіге бөлінуі арқылы жүреді. Көбінесе - бүршіктену арқылы. Бактерияларға және конъюгация деп аталатын жыныстық процеске тән. Бұл жағдайда генетикалық ақпарат алмасу жүреді.
Тамыр жүйесі көптеген құнды заттарды бөлетіндіктен, оған көптеген бактериялар қоныстанады. Олар өсімдік қалдықтарын өсімдіктер сіңіретін заттарға айналдырады. Нәтижесінде айналадағы топырақ қабаты белгілі бір қасиеттерге ие болады. Ол ризосфера деп аталады.
Бактериялардың тамырға ену жолдары
Бактерия жасушаларын түбірлік жүйенің тіндеріне енгізудің бірнеше жолы бар. Бұл қабық тіндерінің зақымдануынан немесе тамыр жасушалары жас болған жерлерде пайда болуы мүмкін. Түбір шаш аймағы да химотрофтардың өсімдікке ену жолы болып табылады. Әрі қарай түбір түктері инфекцияға ұшырайды және бактерия жасушаларының белсенді бөлінуі нәтижесінде түйіндер пайда болады. Инвазия жасушалары өсімдік ұлпаларына ену процесін жалғастыратын инфекциялық жіптерді құрайды. Өткізгіш жүйенің көмегімен бактерия түйіндері түбірге қосылады. Уақыт өте келе оларда ерекше зат пайда болады -легоглобин.
Оңтайлы белсенділіктің көріну уақытында түйіндер қызғылт түске ие болады (легоглобин пигментінің арқасында). Құрамында легоглобин бар бактериялар ғана азотты түзей алады.
Химиотрофтардың маңыздылығы
Бұршақ тұқымдас өсімдіктерді топырақпен қазып алсаңыз, бұл жерде өнім жақсы болатынын жұрт бұрыннан байқаған. Шын мәнінде, мәні жер жырту процесінде емес. Мұндай топырақ азотпен көбірек байытылған, ол өсімдіктердің өсуі мен дамуы үшін өте қажет.
Егер жапырақты оттегі зауыты деп атаса, азотты бекітетін бактерияларды нитраттар зауыты деп атауға болады.
Тіпті 19 ғасырда ғалымдар бұршақ тұқымдас өсімдіктердің таңғажайып қабілеттеріне назар аударды. Білімнің аздығынан оларды тек өсімдіктерге жатқызып, басқа организмдермен байланыспаған. Жапырақтар атмосфералық азотты түзей алады деген болжам бар. Тәжірибе барысында суда өскен бұршақ тұқымдастар бұл қабілеттерін жоғалтатыны анықталды. 15 жылдан астам уақыт бойы бұл сұрақ жұмбақ күйінде қалды. Мұның бәрін тіршілік ету ортасы зерттелмеген азотты түзетін бактериялар жүзеге асырды деп ешкім болжаған жоқ. Мәселе организмдердің симбиозында екені белгілі болды. Тек бұршақ дақылдары мен бактериялар ғана өсімдіктер үшін нитраттарды өндіре алады.
Қазір ғалымдар бұршақ тұқымдасына жатпайтын, бірақ азотты түзетін бактериялармен симбиоз түзуге қабілетті 200-ден астам өсімдіктерді анықтады. Картоптың, құмайдың, бидайдың да құнды қасиеттері бар.
