El grupo de las bacterias del azufre incluye una amplia variedad de tipos de procariotas. Los procariotas son organismos unicelulares que no tienen un núcleo claramente definido y no tienen caparazón. Para su actividad vital, las bacterias del azufre oxidan los compuestos de sulfuro de hidrógeno a azufre elemental, así como sulfuros, tiosulfatos y azufre molecular.
Estos microorganismos pertenecen a autótrofos (productores), que sintetizan sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas:
- Bacterias moradas (púrpura),
- Clorobiáceas (bacterias verdes del azufre),
- algas verdiazules (cianobacterias),
- Bacterias de azufre incoloras.
Hay simbiosis de microbios con moluscos, gusanos tubulares y erizos de mar que viven en la zona aérea del limo (mezcla mineral y orgánica en el fondo de los embalses).
Pero no todos los autótrofos son productores. Algunos de ellos producen sustancias orgánicas por sí mismos y las absorben por sí mismos. Estos organismos se consideran descomponedores (convierten los restos muertos del fondo de los embalses en sustancias inorgánicas) y productores al mismo tiempo. Los autótrofos se dividen en fotosintéticos y productores de energía mediante quimiosíntesis.
Microorganismos que se alimentan mediante la fotosíntesis.
Las bacterias del azufre se clasifican como organismos fotosintéticos que utilizan la luz solar como fuente de energía. Este método se llama fotosíntesis. Algunas algas y arqueas multicelulares que viven en cuerpos de agua son fotosintéticas.
Las bacterias del azufre púrpura pertenecen al tipo fotosintético. Hay más de 50 especies. Son grampositivos, los hay capaces de moverse con la ayuda de flagelos y los inmóviles. Se reproducen por división. Viven en ambientes libres de oxígeno cerca de la superficie del agua dulce y salada. Como fuente de carbono se utiliza azufre molecular, que tiende a acumularse en el espacio periplásmico (una cavidad que consta de una membrana adicional en la pared celular de un microorganismo).
Las algas verdiazules, o cianobacterias, también son fotosintéticas, gramnegativas y capaces de producir oxígeno. Son descendientes de los microbios más antiguos de la tierra. El origen de los estomatolitos, productos de su actividad vital que se encuentran hoy en día, se remonta a hace 2.500-3.500 millones de años.
Las bacterias verdes del azufre no se tiñen con Gram, tienen células en forma de bastón o de huevo, pueden acumular glucógeno (reservas de carbohidratos) y son en su mayoría inmóviles. Las bacterias verdes del azufre tienen una cavidad llena de gas, lo que les permite sumergirse a diferentes profundidades (vacuolas de gas).
La fuente de carbono es el dióxido de carbono. Las bacterias verdes del azufre prácticamente no forman colonias; crecen bajo colonias violetas. Fueron descubiertos en las aguas de fuentes hidrotermales a una profundidad de más de 2000 metros en México. Hay dos grupos: bacterias verdes de azufre que pueden existir a grandes profundidades sin luz y las que requieren luz.
Quimiosíntesis
Los microorganismos que obtienen energía como resultado del procesamiento de compuestos inorgánicos (quimiosíntesis) se denominan quimiotrofos. Este tipo incluye nitrificadores que oxidan el amoníaco (Nitrobacteraceae), bacterias del azufre que procesan el sulfuro de hidrógeno y bacterias del hierro que oxidan el hierro (Geobacter).
La quimiosíntesis fue descubierta por primera vez por S.N. Vinogradsky en el proceso de estudiar bacterias filamentosas de azufre. Los científicos también descubrieron bacterias del hierro, que se diferencian de las bacterias del azufre en que utilizan un método para oxidar el hierro divalente a hierro trivalente. Como resultado, se formaron minerales de manganeso y hierro en el fondo de ríos, mares y pantanos.
Entre los organismos existentes actualmente, se encuentran aquellos cuya pertenencia a alguno se debate constantemente. Esto sucede con criaturas llamadas cianobacterias. Aunque ni siquiera tienen un nombre exacto. Demasiados sinónimos:
- alga verde azul;
- cianobiontes;
- trituradoras de ficocromo;
- cianea;
- algas limosas y otras.
Entonces resulta que las cianobacterias son un organismo completamente pequeño, pero al mismo tiempo tan complejo y contradictorio, que requiere un estudio cuidadoso y una consideración de su estructura para determinar su afiliación taxonómica exacta.
Historia de existencia y descubrimiento.
A juzgar por los restos fósiles, la historia de la existencia de las algas verdiazules se remonta a hace varios millones de años. Estas conclusiones fueron posibles gracias a la investigación de paleontólogos que analizaron rocas (sus secciones) de aquellos tiempos lejanos.
En la superficie de las muestras se encontraron cianobacterias, cuya estructura no se diferenciaba de la de las formas modernas. Esto indica un alto grado de adaptabilidad de estas criaturas a diversas condiciones de vida, su extrema resistencia y supervivencia. Es obvio que a lo largo de millones de años se han producido muchos cambios en la temperatura y la composición de los gases del planeta. Sin embargo, nada afectó la viabilidad del cian.
En los tiempos modernos, una cianobacteria es un organismo unicelular que se descubrió simultáneamente con otras formas de células bacterianas. Es decir, Antonio Van Leeuwenhoek, Louis Pasteur y otros investigadores de los siglos XVIII y XIX.
Fueron sometidos a un estudio más exhaustivo más tarde, con el desarrollo de la microscopía electrónica y los métodos y métodos de investigación modernizados. Se han identificado las características que poseen las cianobacterias. La estructura de la célula incluye una serie de estructuras nuevas que no se encuentran en otras criaturas.
Clasificación
La cuestión de determinar su afiliación taxonómica permanece abierta. Hasta ahora sólo se sabe una cosa: las cianobacterias son procariotas. Esto lo confirman características tales como:
- ausencia de núcleo, mitocondrias, cloroplastos;
- presencia de mureína en la pared celular;
- Moléculas de ribosomas S en la célula.
Sin embargo, las cianobacterias son procariotas y suman alrededor de 1.500.000 especies. Todos ellos fueron clasificados y combinados en 5 grandes grupos morfológicos.
- Croococo. Un grupo bastante numeroso que une formas solitarias o coloniales. Altas concentraciones de organismos se mantienen unidas gracias a un moco común secretado por la pared celular de cada individuo. En términos de forma, este grupo incluye estructuras esféricas y en forma de varilla.
- Pleurocapsáceas. Muy similar a las formas anteriores, sin embargo, aparece una característica en la formación de beocitos (más sobre este fenómeno más adelante). Las cianobacterias incluidas aquí pertenecen a tres clases principales: Pleurocaps, Dermocaps y Myxosarcina.
- Oxillatoria. La característica principal de este grupo es que todas las células están unidas en una estructura mucosa común llamada tricoma. La división se produce sin ir más allá de este hilo, hacia el interior. Oscillatoria incluye células exclusivamente vegetativas que se dividen por la mitad de forma asexual.
- Nostocáceas. Interesante por su criofilicidad. Son capaces de vivir en desiertos helados abiertos, formando capas de colores sobre ellos. El fenómeno del llamado “florecimiento de los desiertos de hielo”. Las formas de estos organismos también son filamentosas en forma de tricomas, pero la reproducción es sexual, con la ayuda de células especializadas: los heterocistos. Aquí se pueden incluir los siguientes representantes: Anabens, Nostoks, Calothrix.
- Estigonematodos. Muy similar al grupo anterior. La principal diferencia está en el método de reproducción: pueden dividirse varias veces dentro de una célula. El representante más popular de esta asociación es Fisherella.
Así, los cianuros se clasifican según criterios morfológicos, ya que surgen muchas dudas respecto al resto y resultados de confusión. Los botánicos y microbiólogos aún no han podido llegar a un denominador común en la taxonomía de las cianobacterias.
Hábitats
Debido a la presencia de adaptaciones especiales (heterocistos, beocitos, tilacoides inusuales, vacuolas gaseosas, la capacidad de fijar nitrógeno molecular y otros), estos organismos se asentaron en todas partes. Son capaces de sobrevivir incluso en las condiciones más extremas, en las que ningún organismo vivo puede existir. Por ejemplo, manantiales termófilos calientes, condiciones anaeróbicas con atmósfera de sulfuro de hidrógeno, con un pH inferior a 4.
Las cianobacterias son un organismo que sobrevive tranquilamente en la arena del mar y en afloramientos rocosos, bloques de hielo y desiertos cálidos. Se puede reconocer y determinar la presencia de cianuros por la característica capa de color que forman sus colonias. El color puede variar desde azul-negro hasta rosa y violeta.
Se llaman azul verdoso porque a menudo forman una película de moco azul verdoso en la superficie del agua dulce o salada. Este fenómeno se llama "floración del agua". Se puede ver en casi cualquier lago que comience a estar cubierto de maleza y pantanoso.
Características de la estructura celular.
Las cianobacterias tienen la estructura habitual de los organismos procarióticos, pero existen algunas peculiaridades.
El plano general de la estructura celular es el siguiente:
- pared celular formada por polisacáridos y mureína;
- estructura bilípida;
- citoplasma con material genético distribuido libremente en forma de molécula de ADN;
- tilacoides, que realizan la función de la fotosíntesis y contienen pigmentos (clorofilas, xantofilas, carotenoides).
Tipos de estructuras especializadas
En primer lugar, se trata de heterocistos. Estas estructuras no son partes, sino las propias células como parte de un tricoma (un hilo colonial común unido por moco). Cuando se observan al microscopio, se diferencian en su composición, ya que su función principal es la producción de una enzima que permite la fijación del nitrógeno molecular del aire. Por tanto, prácticamente no hay pigmentos en los heterocistos, pero sí bastante nitrógeno.
En segundo lugar, se trata de hormogonías, zonas arrancadas del tricoma. Sirven como criaderos.
Los beocitos son células hijas únicas, derivadas en masa de una célula madre. A veces su número llega a mil en un período de división. Dermocaps y otros Pleurocapsodiums son capaces de esta característica.
Los acinetos son células especiales que están en reposo y están incluidas en los tricomas. Se distinguen por una pared celular más masiva y rica en polisacáridos. Su función es similar a la de los heterocistos.
Vacuolas de gas: todas las cianobacterias las tienen. La estructura de la célula implica inicialmente su presencia. Su función es participar en los procesos de floración del agua. Otro nombre para este tipo de estructuras es carboxisomas.
Ciertamente existen en células vegetales, animales y bacterianas. Sin embargo, en las algas verdiazules estas inclusiones son algo diferentes. Éstas incluyen:
- glucógeno;
- gránulos de polifosfato;
- La cianoficina es una sustancia especial que consta de aspartato y arginina. Sirve para la acumulación de nitrógeno, ya que estas inclusiones se ubican en heterocistos.
Esto es lo que tienen las cianobacterias. Las partes principales y células y orgánulos especializados son los que permiten que los cianuros realicen la fotosíntesis, pero a la vez se clasifiquen como bacterias.
Reproducción
Este proceso no es particularmente difícil, ya que es el mismo que el de las bacterias comunes. Las cianobacterias pueden dividir vegetativamente partes de tricomas, una célula ordinaria en dos o llevar a cabo el proceso sexual.
A menudo, en estos procesos participan células especializadas, heterocistos, acinetos y beocitos.
Métodos de transporte
La célula de cianobacteria está cubierta por fuera y, a veces, también por una capa de un polisacárido especial que puede formar una cápsula mucosa a su alrededor. Es gracias a esta característica que se realiza el movimiento del cian.
No hay flagelos ni excrecencias especiales. El movimiento sólo se puede realizar sobre una superficie dura con la ayuda del moco, en contracciones breves. Algunos Oscillatoriums tienen una forma muy inusual de moverse: giran alrededor de su eje y simultáneamente provocan la rotación de todo el tricoma. Así es como se produce el movimiento en la superficie.
Capacidad de fijación de nitrógeno.
Casi todas las cianobacterias tienen esta característica. Esto es posible gracias a la presencia de la enzima nitrogenasa, que es capaz de fijar el nitrógeno molecular y convertirlo en una forma digerible de compuestos. Esto sucede en estructuras heterocistas. En consecuencia, aquellas especies que no los poseen no son capaces de surgir de la nada.
En general, este proceso convierte a las cianobacterias en criaturas muy importantes para la vida vegetal. Al depositarse en el suelo, los cianuros ayudan a los representantes de la flora a absorber el nitrógeno ligado y llevar una vida normal.
Especies anaeróbicas
Algunas formas de algas verdiazules (por ejemplo, Oscillatoria) pueden vivir en condiciones completamente anaeróbicas y en una atmósfera de sulfuro de hidrógeno. En este caso, el compuesto se procesa dentro del cuerpo y, como resultado, se forma azufre molecular que se libera al medio ambiente.
Pruebas
666-01. ¿En qué se diferencia una espora bacteriana de una bacteria libre?
A) La espora tiene una cáscara más densa que la bacteria libre.
B) Una espora es una formación multicelular y una bacteria libre es unicelular.
C) La espora es menos duradera que la bacteria libre.
D) La espora se alimenta de forma autótrofa y la bacteria libre se alimenta de forma heterótrofa.
Respuesta
Respuesta
666-03. Indicar un caso de simbiosis de una bacteria con otro organismo.
A) vibrio cólera y los humanos
B) salmonela y pollo
B) bacilo del ántrax y oveja
D) E. coli y los humanos
Respuesta
666-04. Las bacterias nódulos suministran plantas de polilla
A) materia orgánica de plantas muertas
B) sales de nitrógeno
B) ácidos nucleicos
d) carbohidratos
Respuesta
666-05. Se crean condiciones desfavorables para la vida de las bacterias cuando
A) encurtir repollo
B) enlatar champiñones
B) preparar kéfir
D) colocación de ensilaje
Respuesta
Respuesta
666-07. Las bacterias del ántrax pueden permanecer durante mucho tiempo en los cementerios de animales en forma
Una disputa
B) quiste
B) células vivas
D) zoospora
Respuesta
Respuesta
666-09. ¿Qué es característico de las bacterias saprotróficas?
A) existen alimentándose de los tejidos de organismos vivos.
C) utilizar sustancias orgánicas secretadas por organismos vivos.
Respuesta
666-10. Las bacterias han existido en la Tierra durante millones de años junto con organismos altamente organizados, desde
A) alimentarse de materia orgánica preparada
B) cuando ocurren condiciones desfavorables, se forman disputas
C) participar en el ciclo de sustancias en la naturaleza.
D) tener una estructura simple y dimensiones microscópicas
Respuesta
666-11. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?
a) las bacterias se reproducen por meiosis
B) todas las bacterias son heterótrofas
B) las bacterias se adaptan bien a las condiciones ambientales
D) algunas bacterias son organismos eucariotas
Respuesta
666-12. La similitud en la actividad vital de las cianobacterias y las plantas con flores se manifiesta en la capacidad de
A) nutrición heterótrofa
B) nutrición autótrofa
B) formación de semillas
D) doble fertilización
Respuesta
666-13. Bacterias podridas que viven en el suelo.
A) formar sustancias orgánicas a partir de inorgánicas.
B) alimentarse de sustancias orgánicas de organismos vivos.
C) ayudar a neutralizar los venenos en el suelo
D) descomponer restos muertos de plantas y animales en humus
Respuesta
666-14. ¿Cuáles son las características de las bacterias podridas?
A) utilizar sustancias orgánicas preparadas de organismos vivos.
B) sintetizar sustancias orgánicas a partir de inorgánicas utilizando energía solar
C) utilizar sustancias orgánicas de organismos muertos.
D) sintetizar sustancias orgánicas a partir de inorgánicas utilizando la energía de reacciones químicas
Respuesta
666-15. ¿Qué bacterias se consideran las "ordenanzas" del planeta?
a) ácido acético
b) nódulo
B) pudriéndose
D) ácido láctico
Respuesta
666-16. La ameba disentérica, los ciliados en zapatilla y la euglena verde se clasifican como un subreino porque tienen
A) plano general del edificio
B) tipo similar de nutrición
B) los mismos métodos de reproducción
D) hábitat común
Respuesta
666-17. ¿Qué proceso fisiológico en los animales unicelulares está asociado con la absorción de gases por la célula?
Una comida
B) selección
B) reproducción
d) respirar
1. Obligar fotoautótrofo. Sólo pueden crecer con luz sobre una fuente de carbono inorgánico.
2. Opcional quimioheterótrofo. Capaz de crecimiento heterótrofo en la oscuridad utilizando materia orgánica y crecimiento fototrófico en la luz.
3. Fotoheterótrofo. Los compuestos orgánicos se utilizan en la luz como fuente de carbono.
4. mixotrófico. Los compuestos orgánicos se utilizan como fuente adicional de carbono. También son capaces de fijar de forma autótrofa dióxido de carbono.
El producto de la fotosíntesis de las cianobacterias es almidón de cianoficina. Se deposita en pequeños gránulos situados entre los tilacoides. Las cianobacterias pueden absorber y acumular rápidamente nitrógeno en forma de gránulos de cianoficina, generalmente ubicados cerca de las particiones transversales de las células. Los fosfatos de las algas verdiazules se almacenan en gránulos de polifosfato y los lípidos se almacenan en forma de gotitas en el citoplasma en la periferia de la célula.
Debido a su capacidad para crecer en condiciones extremas y fijar nitrógeno molecular, las cianobacterias han adquirido gran importancia en la naturaleza. Estos organismos son los primeros en colonizar zonas pobres en nutrientes. Las cianobacterias no temen las condiciones extremas. Por ejemplo, las cianobacterias unicelulares. Synechococcus lividus Son tan resistentes a los ácidos y termófilos que pueden crecer en aguas termales ácidas (pH 4,0; t = 70 grados).
La diversidad morfológica de las bacterias se muestra en la Figura 6.
Arroz. 6. Diversidad morfológica de las algas verdiazules: A – oscilatorio; B - nostok; EN - Anabena; GRAMO- lengua; D - rivularia; mi- gleocapsa; Y - croococo: 1 – vista general, 2 – vista de bajo aumento, 4 – heterocisto
En los lagos se producen a menudo focos de reproducción masiva de cianobacterias. Este proceso se llama « flor de agua." Al mismo tiempo, los cuerpos de agua se sobresaturan con productos de desecho de las cianobacterias y se ven privados de reservas de oxígeno, lo que afecta negativamente la vida de otros habitantes.
Los humanos utilizan con éxito las cianobacterias. Por ejemplo, las cianobacterias del género criadas por humanos en campos de arroz. Anabaena. Estos organismos viven en las cavidades de las hojas de los helechos acuáticos tropicales ( Azolla) y enriquecer el suelo con compuestos nitrogenados. Además, en muchos países se cultivan cianobacterias para producir un suplemento proteico para la alimentación humana y animal.
5.5.2. Subreino Anoxifotobacteria – Anoxifotobacteria
A diferencia de las cianobacterias, las anoxifotobacterias no pueden liberar oxígeno durante la fotosíntesis. Los pigmentos, bacterioclorofilas y carotenoides, se localizan en membranas cóncavas en el interior de la célula. Este subreino incluye bacterias moradas y clorobiobacterias. Viven en condiciones anaeróbicas en cuerpos de agua dulce y salada.
5.5.3. Subreino Escotobacterias
Reúne a diversos grupos quimioterapia- Y autótrofo procariotas gramnegativos. En relación al oxígeno, microorganismos aeróbicos, anaeróbicos y anaeróbicos facultativos. Son esenciales en la fertilidad del suelo, ya que participan en la descomposición de los residuos vegetales (mineralización), el ciclo de los elementos en la naturaleza y el enriquecimiento del suelo con compuestos biológicamente activos.
Así, las bacterias de la familia Pseudomonadiaceae del género Pseudomonas pueden reducir los nitratos; familias azotobacterias algo así como Azotobacter fijar nitrógeno molecular; familias Rizobiáceas algo así como rizobio formar nódulos en las raíces de las leguminosas, entrando en simbiosis con ellas y fijando nitrógeno molecular; familia nitrobacterias incluye bacterias que llevan a cabo los procesos de nitrificación (oxidación de amoníaco y nitritos) y sulfofificación (oxidación del azufre y sus compuestos reducidos); familia de bacterias citofagáceas algo así como citofaga realizar descomposición aeróbica de celulosa, etc.
Este subreino también incluye microorganismos que viven en los intestinos de humanos y animales, muchos de ellos son patógenos.
Subreino de las espiroquetas - espiroquetas
Las células de estos organismos son un cilindro retorcido en espiral, alrededor del cual se retuerce un flagelo periplásmico, un axóstilo, entre la membrana y la pared celular, gracias al cual las espiroquetas se mueven en un ambiente líquido.
5.5.4. Bacterias radiantes del subreino – Actinobacterias
Departamento de actinomicetos – Actinomycetales
Las bacterias radiantes tienden a formar colonias miceliales. Estos incluyen tres divisiones: micobacterias, corinebacterias, actinomicetobacterias (hongos radiantes, actinomicetos).
Según la estructura de la célula y la composición química de sus componentes. actinomicetos son uno de los grupos peculiares de bacterias. Los actinomicetos forman células ramificadas que, en muchos representantes, se convierten en micelio. Se pueden formar estructuras reproductivas especiales en el micelio. La motilidad celular la proporcionan los flagelos.
Los actinomicetos son quimioorganoheterótrofos, la mayoría de ellos son aerobios. Los actinomicetos son resistentes a la desecación. Más resistente que otras bacterias a la acción de muchos fumigantes e insecticidas. Algunos son resistentes a los antibióticos antibacterianos. Una característica distintiva de los actinomicetos es su capacidad para formar una variedad de sustancias fisiológicamente activas: antibióticos, pigmentos, sustancias que causan olores en el suelo y el agua. El micelio de los actinomicetos se divide en primario (sustrato) y secundario (aéreo). Los actinomicetos que tienen una etapa micelial positiva generalmente forman estructuras reproductivas asexualmente especiales: esporas, que pueden formarse en el sustrato y el micelio aéreo o en uno de ellos. Las esporas se encuentran en hifas o portadores de esporas de forma individual, en pares, en cadenas o encerradas en esporangios.
Los actinomicetos se reproducen dividiéndose hifas, esporas y, a veces, por gemación. Los actinomicetos se encuentran en el aire, los cuerpos de agua y el suelo. Algunos de ellos son patógenos de enfermedades de plantas y animales. En el suelo, los actinomicetos sintetizan y descomponen sustancias húmicas, producen antibióticos y participan en el equilibrio del nitrógeno.
5.5.5. Subreino verdaderas bacterias grampositivas: Eufirmicutobacteria
Familia baciláceas Incluye bacterias aeróbicas y anaeróbicas obligadas, generalmente con forma de bastón, que cambian la forma del cuerpo cuando se forman endosporas. Las bacterias están muy extendidas en los suelos, el agua y el tracto digestivo de los animales. Los saprótrofos, participan en la descomposición de sustancias orgánicas, pueden causar enfermedades en humanos, animales y plantas (género clostridio Y Bacilo). Género Desulfotomaculum representado por bacterias anaeróbicas reductoras de azufre. Algunas bacterias fijan nitrógeno molecular, otras son capaces de producir antibióticos.
Familia Lactobaciláceas Incluye bacterias que no forman esporas y que fermentan los carbohidratos para producir ácido láctico (género Lactobacillus). Las bacterias son comunes en el suelo, las plantas, el tracto gastrointestinal de animales y humanos y en los productos lácteos.
Familia estreptococcáceas Incluye bacterias que desempeñan un papel importante en la producción de productos lácteos fermentados, ensilaje y encurtido de hortalizas (género Streptococcus, Leuconostoc y otros). No forman esporas; las células son de forma esférica u ovalada, conectadas en pares o cadenas de diferentes longitudes.
Familia micrococcáceas Incluye bacterias esféricas, aeróbicas o anaeróbicas facultativas, que no forman esporas, comunes en suelos y aguas dulces. Género Estafilococo Está representado por especies patógenas que se encuentran en la piel y las membranas mucosas de organismos de sangre caliente.
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