Использование прокариот (бактерий) в хозяйстве
Разнообразие типов обмена веществ у бактерий позволяет использовать их в различных областях биотехнологии: для производства кормового белка и аминокислот, биологически активных соединений (витаминов, гормонов, стимуляторов), биотоплива, бактериальных удобрений и средств защиты растений, для обогащения металлургического сырья, утилизации отходов и т.д.
Специфика строения прокариотической клетки позволяет выделить прокариот в отдельное надцарство живой природы. Известно около 3 тысяч видов прокариотических организмов. Однако это те виды, которые культивируются в лабораторных условиях. Однако существуют прокариоты, которые не выделены в виде чистых культур. Поэтому истинное их видовое разнообразие может достигать от 10 до 100 тысяч видов.
Морфологически прокариоты очень изменчивы, поэтому идентификация видов осуществляется, как правило, биохимическими методами.
Основные группы прокариот:
I . Архебактерии. Это небольшая группа непатогенных прокариот, у которых структура генов и строение рибосом сходны с эукариотическими. К архебактериям относятся многие термофилы, галофилы и метанобразующие бактерии. Архебактерии разнообразны по морфологии. Плазмалемма и клеточная стенка у них имеют специфическое строение. По способу питания - гетеротрофы. Окисление органических веществ происходит и за счет брожения, и за счет кислородного дыхания (факультативные анаэробы).
|
|
|
II . Эубактерии (собственно бактерии). Это наиболее многочисленная группа бактерий. Основные морфологические типы: кокки, палочки, вибрионы, бациллы. В состав клеточной стенки входит муреин. По особенностям строения клеточной стенки делятся на грамотрицательные и грамположительные. По способам питания эубактерии делятся на несколько групп:
1) Гетеротрофные эубактерии. К ним относится большинство эубактерий: кишечная палочка, сальмонеллы, молочнокислые бактерии и многие другие. Все эти бактерии в качестве источника углерода используют органические вещества.
По характеру энергетического обмена они делятся на несколько групп:
а) Анаэробные гетеротрофы. Получают энергию за счет различных видов брожения углеводов и гниения белков.
б) Аэробные гетеротрофы. Получают энергию за счет кислородного окисления органических веществ.
в) Факультативные анаэробные гетеротрофы. Способны получать энергию и за счет брожения или гниения, и за счет кислородного окисления.
г) Анаэробные хемогетеротрофы. Получают энергию путем окисления неорганических веществ с помощью неорганических окислителей: серы (серобактерии), сульфатов (сульфатредуцирующие бактерии), трехвалентного железа, нитратов (денитрификаторы).
|
|
|
д) Аэробные хемогетеротрофы. Получают энергию путем окисления неорганических веществ (сероводорода, двухвалентного железа) с помощью кислорода.
2) Фотогетеротрофные эубактерии. В качестве источника углерода используют готовые органические вещества, однако в качестве источника энергии используют свет. Донорами электронов для восстановления органических веществ служат органические вещества, водород. Акцепторами электронов при дыхании служат органические окислители, при этом полного окисления органических веществ не происходит. Представители: пурпурные несерные бактерии.
3) Хемоавтотрофные (хемосинтезирующие) эубактерии. Способны к фиксации углекислого газа. Получают энергию путем окисления различных веществ. По характеру энергетического обмена они делятся на группы:
а) Анаэробные хемоавтотрофы. Энергию получают путем окисления серы, сероводорода и серосодержащих аминокислот с помощью нитратов (то есть все они - денитрификаторы).
б) Аэробные хемоавтотрофы. Энергию получают путем окисления неорганических веществ и серосодержащих аминокислот с помощью кислорода. Превращение аммиака в нитриты и нитраты осуществляется нитрифицирующими бактериями.
|
|
|
4) Фотоавтотрофные (фотосинтезирующие) эубактерии.В качестве источника углерода используют углекислый газ. Для восстановления углекислого газа используют световую энергию. В клетках содержатся фотосинтетические пигменты: бактериохлорофиллы. Донорами электронов для восстановления углекислого газа служат органические вещества, водород, сероводород. Анаэробы: акцепторами электронов при дыхании служат органические окислители, при этом полного окисления органических веществ не происходит. Представители: фотосинтезирующие пурпурные серные бактерии, зеленые бактерии.
III . Актиномицеты. Это прокариоты, конвергентно сходные с грибами по жизненному циклу и биохимическим особенностям. Их тело представлено неклеточным мицелием сложной формы. Клеточная оболочка муреиновая (как и у всех прокариот). Аэробы, факультативные анаэробы. Обычно сапрофиты; в экосистемах актиномицеты - важнейшие редуценты. Некоторые из них - важнейшие продуценты антибиотиков (стрептомицина, левомицетина, эритромицина, нистатина и других). Есть и патогенные виды - возбудители актиномикозов, дифтерии, лепры (проказы).
IV. Микоплазмы. Это группа исключительно мелких прокариот, неспособных самостоятельно синтезировать большинство необходимых для клетки веществ. Отличаются высоким уровнем полиморфизма. Сапрофиты, комменсалы, паразиты. Некоторые виды микоплазм вызывают атипичные пневмонии, воспаления и ОРЗ. Микоплазмы устойчивы к пенициллину.
|
|
|
V. Спирохеты. Это прокариоты, вдоль тела которых тянется осевая нить; вокруг этой нити обвивается цитоплазма (форма клетки штопоровидная). Сапрофиты, комменсалы. Патогенные виды встречаются довольно редко, например, бледная спирохета. Клеточная стенка имеет специфическое строение. По отношению к кислороду спирохеты могут быть и аэробами, и анаэробами.
VI . Цианобактерии. Это особый отдел фотоавтотрофных прокариот. Фотосинтез у цианобактерий принципиально не отличается от фотосинтеза у растений, поэтому раньше их называли сине-зелеными водорослями. Однако генетический аппарат цианобактерий - прокариотического типа: он представлен нуклеоидом, в состав которого входит кольцевая хромосома без белков-гистонов; ядерная оболочка отсутствует. В состав клеточных стенок входит муреин, что также характерно для прокариот. Хроматофоры отсутствуют - их функции выполняют одиночные тилакоиды. Запасным углеводом является гликоген (как у животных и грибов). Клеточная стенка многослойная. Жгутики отсутствуют. Организация тела (таллома) разнообразная: монадная, колониальная, нитчатая. Для цианобактерий характерны особые фотосинтетические пигменты (фикобилины), что дает им возможность осуществлять фотосинтез при низкой освещенности. Цианобактерии способны к фиксации атмосферного азота, поэтому они способны развиваться при недостатке этого элемента. Однако лимитирующим фактором является высокое содержание марганца, поэтому их массовое размножение начинается после связывания этого элемента (во второй половине лета).
Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 79; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!