Які способи харчування характерні для бактерій

Бактерії в біології - це одноклітинні чи найпростіші організми, невидимі неозброєним оком. Є однією з найчисленніших і найрізноманітніших груп організмів Землі.

Обережно! Якщо викладач виявить плагіат у роботі, не уникнути великих проблем (аж до відрахування). Якщо немає можливості написати самому, замовте тут.

Багато бактерій зустрічаються як усередині, і зовні організмів, включаючи людини. Бактерії також зустрічаються на поверхнях і таких речовинах, як вода, грунт і їжа, що робить їх ключовими учасниками екосистем Землі. Хоча деякі бактерії шкідливі для людини і можуть викликати інфекції, більшість із них нешкідливі. Для функціонування організму необхідні певні види бактерій, наприклад, ті, що живуть у системі травлення.

Існує безліч видів бактерій. Їх прийнято класифікувати як нешкідливі, корисні чи патогенні (шкідливі). За даними мікробіологічного суспільства, бактерії можуть бути одноклітинними мікроорганізмами, але можуть також існувати у вигляді скупчень, ланцюжків і пар.

Технічно існує п'ять класів бактерій, кожна з яких заснована на їх формі:

• паличкоподібні (бацили);
• штопор (спірохети);
• спіраль (спірили);
• кома (вібріони);
• куляста (коки).

Бактерії також називають аеробними, анаеробними чи факультативними анаеробами. Ці терміни характеризують їхню реакцію на кисень. У той час як аеробним бактеріям для життєдіяльності необхідний кисень, анаеробні бактерії без кисню гинуть. Факультативні анаероби найкраще функціонують за наявності кисню, але не потребують його виживання.

Види харчування

Бактеріям необхідні енергія та поживні речовини для здійснення різних видів діяльності, таких як ріст, розмноження та метаболізм. Ця енергія виходить в результаті біосинтезу різних хімічних речовин та елементів, що присутні у навколишньому середовищі. Особливість бактерій у тому, що вони мають високу адаптивну здатність до змін у навколишньому середовищі. Вони можуть перемикатися між різними методами харчування залежно від доступності ресурсів та умов.

У бактерій існує два типи харчування:

Автотрофні бактерії

1. Автотрофні бактерії синтезують власну їжу із простих неорганічних сполук.
2. Їжа, що синтезується автотрофними організмами, використовується для їх росту та метаболізму.
3. У цьому процесі енергія виходить або із сонячного світла, або хімічним шляхом при окисленні деяких неорганічних речовин, таких як залізо, сірка, азотні сполуки і т.д.

Залежно від способу використання енергії автотрофні бактерії поділяються на два види:

1. Фотосинтезуючі бактерії:

• ці бактерії мають зелений пігмент бактеріохлорофіл, який уловлює сонячне світло;
• ці бактерії зустрічаються у верхньому шарі ставків та озер;
• при бактеріальному фотосинтезі не виділяється кисень; такий фотосинтез називається аноксигенним;
• водень надходить від речовини-донора - сірководню, а побічним продуктом є сірка, а не кисень.

Вони також поділяються на два типи:

1. Зелені сіркобактерії. У бактеріях цього фотосинтетичним пігментом є хлоробій хлорофілу, який використовує сірководень як донору водню, а побічним продуктом є сірка. приклад: Chlorobium.
2. Пурпурні сірчані бактерії.Фотосинтетичним пігментом у цьому процесі є бактеріохлорофіл, присутній у хроматофорах, а побічним продуктом – сірка.

2. Хемосинтезуючі бактерії:

• використовують неорганічну сировину за відсутності пігменту фотосинтезу;
• у цьому процесі хімічна енергія виходить при окисленні деяких неорганічних речовин, таких як аміак, нітрати, залізо, сірководень, а також деяких металевих та неметалічних речовин;
• у цій реакції відбувається розрив хімічних зв'язків, виділяється екзотермічна енергія, яка використовується для синтетичних процесів у клітині.

Вони поділяються на такі типи:

i) Сірчані бактерії (Sulphomonas). Ці бактерії окислюють елементарну сірку або H2S і виділяють сірчану кислоту або сірку.
2S + 2H2O +3O2?
Приклад: Thiobacillus denitrificans
Або, 2H2S + 4O2?
Приклад: Beggiatoa

ii) Водневі бактерії (Hydromonas). У цьому процесі молекулярний водень окислюється у воду.
2H2 + O2?
4H2 + CO2?
Приклад: Hydrogenomonas, Pseudomonas.

iii) Залізобактерії (Ferromonas). Вони використовують хімічну енергію при окисленні сполук заліза в залізовмісні сполуки.
4FeCO3 + 6H2O + O2 ? 4Fe(OH)3 + 4CO2 + енергія
Приклад: Тіобацил, Ферробацил і т.д.

iv) Метанові бактерії (Methanomonas). Ці види бактерій отримують енергію за рахунок окислення метану; вода і вуглекислий газ.

v) Нітрифікуючі бактерії (Nitrosomonas). Бактерії одержують енергію за рахунок окислення сполук азоту в нітрати.
2NO2 + O2?
Приклад: Nitrobacter, Nitrosomonas.

vi) Вуглецеві бактерії. Ці види бактерій окислюють CO в CO2.
2CO + O2?
Приклад: Bacillus oligocarbophillous

Гетеротрофні бактерії

1. Ці види бактерій не здатні синтезувати власну їжу. Тому мешкають там, де органічна їжа легко доступна або з живих організмів, або з органічних речовин.
2. Гетеротрофні бактерії не мають пігменту, тому вони не можуть вловлювати сонячну енергію.
3. Більшість патогенних бактерій людини, інших рослин та тварин є гетеротрофами.
4. Деякі гетеротрофні бактерії мають прості харчові потреби, тоді як небагатьом бактеріям для виживання потрібні складні харчові потреби або специфічні поживні речовини, наприклад, амінокислоти. Такі організми називаються вибагливими гетеротрофами.

Гетеротрофні бактерії бувають трьох видів:

1. Сапрофітні бактерії:

• ці бактерії отримують їжу, розкладаючи трупи, екскременти тварин, відмерлі рослини та їх частини;
• вони виділяють ферменти, що розщеплюють складні органічні сполуки до простих продуктів;
• розщеплення вуглеводів називається бродінням, а розщеплення білків - гниттям;
• Прикладами цих видів бактерій є Bacillus mycides, Acetobacter та ін.

2. Паразитичні бактерії:

• паразитичні бактерії живуть інших організмах і всередині них, отримуючи харчування від свого господаря;
• деякі паразитичні бактерії викликають захворювання та називаються патогенними, інші не викликають захворювань, але шкодять господареві;
• приклад: Vibrio cholerae, Diplococcus pneumoniae і т.д.

3. Симбіотичні бактерії:

• симбіотичні бактерії живуть у тісній асоціації з іншими живими організмами, так що вони обоє отримують користь один від одного. Жоден із них не отримує шкоди;
• симбіотичні бактерії фіксують вільний атмосферний азот в азотисті сполуки, які використовуються рослинами, а рослини у свою чергу дають бактеріям поживні речовини та захист;
• прикладом симбіотичних бактерій є азотфіксуючі бактерії, наприклад Ризобіум, що живуть у кореневих вузлах бобових рослин.

Джерела поживних речовин у бактеріях

Для побудови важливих біомолекул (білків та нуклеїнових кислот), що становлять більшість клітинних компонентів, бактеріям обов'язково потрібні макроелементи (вуглець, азот, водень, кисень, фосфор та сірка).

1. Вуглець - найважливіший макроелемент, що становить значну частину клітини. З його допомогою будуються такі біомолекули, як вуглеводи, білки, нуклеїнові кислоти, ліпіди тощо.
2. Водень і кисень утворюють багато органічних сполук і входять до складу води.
3. Азот необхідний для побудови білків та нуклеїнових кислот. Бактерії можуть використовувати атмосферний азот чи інші неорганічні форми.
4. Фосфор необхідний синтезу нуклеотидів і фосфоліпідів.
5. Сірка входить до складу амінокислот (таких як цистеїн, метіонін).
6. Крім всього перерахованого вище, для підтримки структури та функціонування бактеріальної клітини необхідні калій, магній, кальцій і натрій.

Бактерії потребують мікроелементів (таких як залізо, бор, хром та марганець) у слідових або мізерних кількостях для здійснення реакцій ланцюга перенесення електронів та інших процесів.

1. Залізо необхідне бактеріям для функціонування цитохромів та перебігу реакцій перенесення електронів.
2. Деякі бактерії використовують такі елементи, як бор, хром і марганець, як основні кофактори.

Джерела енергії у бактеріях

Бактерії одержують енергію від прямого світла і в результаті окислювально-відновних реакцій різних хімічних сполук, присутніх у навколишньому середовищі. Залежно від джерел енергії живлення бактерій може бути автотрофним та гетеротрофним. Фототрофні бактерії мають бактеріохлорофілові пігменти для синтезу їжі, в той час як гетеротрофні бактерії отримують їжу та енергію від іншого господаря.

Приклади

Ціанобактерії, які часто називають синьо-зеленими водоростями, — це зовсім не водорості, а фототрофи. Вони живуть на поверхні озер, використовуючи сонячну енергію для отримання їжі.
Пневмокок - інфекція, що викликається паразитичними бактеріями, які викликають пневмонію у людей. Бактерія забирає поживні речовини у свого господаря та викликає захворювання.
Ризобіум - вид симбіотичних бактерій, що живуть у корінні бобових рослин. Ця бактерія розщеплює азот для використання рослиною і отримує від неї поживні речовини та захист.

Наскільки корисною була для вас стаття?

Які типи харчування характерні для бактерій?

Бактерії, як і всі живі клітини, потребують енергії та поживних речовин для побудови білків та структурних мембран, а також управління біохімічними процесами. Бактеріям необхідні джерела вуглецю, азоту, фосфору, заліза та великої кількості інших молекул. Вуглець, азот та вода використовуються у найбільших кількостях. Поживні потреби бактерій можуть бути згруповані залежно від джерела вуглецю та енергії. Одні види бактерій повинні споживати попередньо сформовані органічні молекули для одержання енергії, тоді як інші бактерії можуть генерувати свою власну енергію з неорганічних джерел.

Автотрофи та гетеротрофи

У бактерій, як і інших живих організмів є два основні способи харчування. Одні бактерії отримують енергію, споживаючи органічні молекули. (фототрофи) або хімічні неорганічні речовини (хемотрофи) у корисну енергію, необхідну їхнього існування. Ці бактерії є автотрофами, як рослини і водорості.

Бактерії, що харчуються неорганічними сполуками

Деякі автотрофні бактерії, які називаються хемотрофами, синтезують їжу з неорганічних сполук за допомогою хемосинтезу. бактерії, які окислюють аміак з утворенням нітритів та нітратів, є прикладом бактерій, що використовують автотрофний спосіб харчування, або, більш конкретно, хіміоавтотрофне харчування.

Бактерії, які споживають органічні сполуки

Гетеротрофним бактеріям потрібні органічні джерела вуглецю, такі як вуглеводи, жири і амінокислоти. Прикладом можуть бути сапрофітні бактерії. (редуцентами) і відіграють важливу роль в екосистемі, виділяючи простіші продукти, які можуть використовувати рослини та тварини.

Бактерії, які використовують світло як їжу

Фототрофні бактерії – автотрофи, що поглинають світлову енергію, а потім використовують її у фотосинтезі для створення клітинної енергії. Є два типи бактерій-фототрофів. Ті, що не виробляють кисень як побічний продукт фотосинтезу, називаються анаеробними бактеріями, а ті, що виробляють кисень, називаються аеробними. Ціанобактерії – це приклад бактерій, які здійснюють фотоавтотрофне харчування. Фототроф можуть бути як автотрофи, так і гетеротрофи. Гетеротрофні фототрофи споживають органічний вуглець на додаток до виробництва органічних молекул у вигляді фотосинтезу.

Бактерії, що харчуються хімічними речовинами

Ці бактерії одержують хімічну енергію з навколишнього середовища та перетворюють її на аденозинтрифосфат (АТФ) для використання в клітинах. Ці бактерії також вважаються хемотрофами і одержують енергію в результаті окислювально-відновних реакцій неорганічних сполук, таких як аміак, сірководень та залізо. Наприклад, сірчані бактерії — хемоавтотрофи, які виробляють енергію, окислюючи сірководень до сірки та води. Цей процес є формою хемосинтезу.