Bakterid on kõigile tuttav mõiste. Juustu ja jogurti hankimine, antibiootikumid, reoveepuhastus – kõik see on võimalik tänu üherakulistele bakteriorganismidele. Õpime neid paremini tundma.
Kes on bakterid?
Selle metsloomade kuningriigi esindajad on ainus prokarüootide rühm – organismid, mille rakkudel puudub tuum. Kuid see ei tähenda, et need ei sisalda üldse pärilikku teavet. DNA molekulid on raku tsütoplasmas vabad ja neid ei ümbritse membraan.
Kuna nende suurused on mikroskoopilised – kuni 20 mikronit, uurib baktereid mikrobioloogiateadus. Teadlased on leidnud, et prokarüootid võivad olla üherakulised või ühineda kolooniateks. Neil on üsna primitiivne struktuur. Lisaks tuumale puuduvad bakteritel kõik tüüpi plastiidid, Golgi kompleks, EPS, lüsosoomid ja mitokondrid. Kuid vaatamata sellele on bakterirakk võimeline läbi viima kõige olulisemaid eluprotsesse: anaeroobset hingamist ilma hapnikku kasutamata, heterotroofset ja autotroofset toitumist, ebasugulist paljunemist ja tsüstide teket ebasoodsate tingimuste kogemise ajal.tingimused.
Bakteriklassid
Klassifikatsioon põhineb erinevatel tunnustel. Üks neist on rakkude kuju. Niisiis, vibrioonid on koma, kokid - ümara kujuga. Spiraalid on spiraalikujulised ja batsillid vardakujulised.
Lisaks ühendatakse bakterid rühmadesse sõltuv alt raku struktuurilistest iseärasustest. Tõelised on võimelised moodustama oma raku ümber limakapsli ja on varustatud lipulitega.
Tsüanobakterid ehk sinivetikad on võimelised fotosünteesiks ja koos seentega kuuluvad samblike hulka.
Paljud bakteriliigid on võimelised sümbioosiks – organismide vastastikku kasulikuks kooseluks. Lämmastikufiksaatorid settivad kaunviljade ja teiste taimede juurtele, moodustades mügarikke. On lihtne ära arvata, millist funktsiooni sõlmebakterid täidavad. Nad muundavad õhulämmastikku, mis on taimede arenguks nii vajalik.
Söömisviisid
Prokarüootid on rühm organisme, millel on juurdepääs igat tüüpi toidule. Niisiis toituvad rohelised ja lillad bakterid päikeseenergia tõttu autotroofiliselt. Plastiidide olemasolu tõttu saab neid värvida erinevates värvides, kuid need sisaldavad tingimata klorofülli. Bakterite ja taimede fotosüntees on põhimõtteliselt erinev. Bakterites ei ole vesi oluline reagent. Elektronide doonoriks võib olla vesinik või vesiniksulfiid, seega ei eraldu selle protsessi käigus hapnikku.
Suur rühm baktereid toitub heterotroofselt ehk valmis orgaanilistest ainetest. Sellised organismid kasutavad surnud organismide jäänuseid toiduks janende elutooted. Lagunemis- ja käärimisbakterid on võimelised lagundama kõiki teadaolevaid orgaanilisi aineid. Selliseid organisme nimetatakse ka saprotroobideks.
Mõned taimebakterid võivad moodustada sümbioosi teiste organismidega: koos seentega kuuluvad nad samblike hulka, lämmastikku siduvad mügarbakterid eksisteerivad vastastikku kasulikult koos kaunviljade juurtega.
Kemotroofid
Kemotroofid on teine toidurühm. See on omamoodi autotroofne toitumine, mille käigus kasutatakse päikeseenergia asemel erinevate ainete keemiliste sidemete energiat. Lämmastikku siduvad bakterid on üks selline organism. Need oksüdeerivad mõningaid anorgaanilisi ühendeid, tagades samal ajal vajaliku koguse energiat.
Lämmastikku siduvad bakterid: elupaik
Samamoodi toituvad ka mikroorganismid, mis on võimelised muundama lämmastikuühendeid. Neid nimetatakse lämmastikku siduvateks bakteriteks. Vaatamata asjaolule, et bakterid elavad kõikjal, on selle konkreetse liigi elupaigaks muld või pigem liblikõieliste juured.
Ehitis
Mis on sõlmebakterite funktsioon? See on tingitud nende struktuurist. Lämmastikku siduvad bakterid on palja silmaga selgelt nähtavad. Kaunviljade ja teraviljade juurtele asudes tungivad nad taime sisse. Sel juhul tekivad paksenemised, mille sees toimub ainevahetus.
Tuleb öelda, et lämmastikku siduvad bakterid kuuluvad vastastikuste inimeste hulka. Nende kooseksisteerimine teiste organismidega on vastastikku kasulik. ATFotosünteesi käigus sünteesib taim süsivesikute glükoosi, mis on vajalik eluprotsesside jaoks. Bakterid ei ole selliseks protsessiks võimelised, seega saadakse kaunviljadest valmis suhkruid.
Taimed vajavad eluks lämmastikku. Seda ainet on looduses üsna palju. Näiteks õhu lämmastikusisaldus on 78%. Kuid sellises olekus ei suuda taimed seda ainet omastada. Lämmastikku siduvad bakterid neelavad õhulämmastikku ja muudavad selle taimedele sobivasse vormi.
Esitus
Mis on lämmastikku siduvate bakterite ülesanne, saab näha kemotroofse bakteri azospirillum näitel. See organism elab teravilja juurtel: odra või nisu juurtel. Seda nimetatakse õigustatult lämmastikutootjate seas liidriks. Hektaril maal suudab ta anda kuni 60 kg seda elementi.
Head "töötegijad" on ka kaunviljade lämmastikku siduvad bakterid, nagu risobitumid, sinorhizoobiumid jt. Nad suudavad rikastada hektarit maad kuni 390 kg kaaluva lämmastikuga. Mitmeaastased liblikõielised taimed on koduks lämmastiku moodustumise võitjatele, kelle tootlikkus ulatub kuni 560 kg põllumaa hektari kohta.
Eluprotsessid
Kõik lämmastikku siduvad bakterid vastav alt eluprotsesside omadustele võib ühendada kahte rühma. Esimene rühm on nitrifitseeriv. Ainevahetuse olemus on sel juhul keemiliste transformatsioonide ahel. Ammoonium ehk ammoniaak muundatakse nitrititeks – lämmastikhappe sooladeks. Nitritid muudetakse omakorda nitraatideks,on samuti selle ühendi soolad. Nitraatide kujul omastab lämmastikku paremini taimede juurestik.
Teist rühma nimetatakse denitrifikaatoriteks. Nad viivad läbi pöördprotsessi: pinnases sisalduvad nitraadid muudetakse gaasiliseks lämmastikuks. Nii toimubki lämmastiku ringkäik looduses.
Eluprotsessid hõlmavad ka paljunemisprotsessi. See tekib rakkude jagunemisel kaheks. Palju harvem - pungudes. Iseloomulik bakteritele ja seksuaalsele protsessile, mida nimetatakse konjugatsiooniks. Sel juhul toimub geneetilise informatsiooni vahetus.
Kuna juurestik eraldab palju väärtuslikke aineid, settib sellele palju baktereid. Nad muudavad taimejäägid aineteks, mida taimed saavad omastada. Selle tulemusena omandab ümbritsev mullakiht teatud omadused. Seda nimetatakse risosfääriks.
Bakterite juurte sisenemise teed
Bakterirakkude juurutamise kudedesse viimiseks on mitu võimalust. See võib tekkida sisekudede kahjustuse tõttu või kohtades, kus juurerakud on noored. Juurekarva tsoon on ka kemotroofide taime sisenemise tee. Edasi nakatuvad juurekarvad ja bakterirakkude aktiivse jagunemise tulemusena tekivad sõlmekesed. Sissetungivad rakud moodustavad nakkavaid niite, mis jätkavad taimekudedesse tungimise protsessi. Juhtsüsteemi abil ühendatakse juurega bakterisõlmed. Aja jooksul ilmub neisse spetsiaalne aine -legoglobiin.
Optimaalse aktiivsuse avaldumise ajaks omandavad sõlmed roosaka värvuse (legoglobiini pigmendi tõttu). Ainult need bakterid, mis sisaldavad legoglobiini, suudavad siduda lämmastikku.
Kemotroofide tähtsus
Inimesed on juba ammu märganud, et kui kaevata liblikõielised taimed koos mullaga üles, on saak selles kohas parem. Tegelikult pole olemus kündmise protsessis. Selline muld on rohkem rikastatud lämmastikuga, mis on taimede kasvuks ja arenguks nii vajalik.
Kui lehte nimetatakse hapnikutehaseks, siis lämmastikku siduvaid baktereid võib õigusega nimetada nitraaditehaseks.
Isegi 19. sajandil juhtisid teadlased tähelepanu liblikõieliste taimede hämmastavatele võimetele. Teadmiste puudumise tõttu omistati need ainult taimedele ja neid ei seostatud teiste organismidega. On oletatud, et lehed võivad siduda õhulämmastikku. Katsete käigus selgus, et vees kasvanud kaunviljad kaotavad selle võime. Rohkem kui 15 aastat on see küsimus jäänud saladuseks. Keegi ei osanud arvata, et seda kõike viisid läbi lämmastikku siduvad bakterid, mille elupaika pole uuritud. Selgus, et asi on organismide sümbioosis. Ainult koos kaunviljad ja bakterid võivad taimede jaoks nitraate toota.
Nüüd on teadlased tuvastanud üle 200 taime, mis ei kuulu liblikõieliste sugukonda, kuid on võimelised moodustama sümbioosi lämmastikku siduvate bakteritega. Väärtuslikud omadused on ka kartulil, sorgol, nisul.
