Cyanobakterier enligt näringsmetoden är. Bakterie

Gruppen svavelbakterier inkluderar en mängd olika typer av prokaryoter. Prokaryoter är encelliga organismer som inte har en tydligt definierad kärna och inte har ett skal. För sin livsaktivitet oxiderar svavelbakterier vätesulfidföreningar till elementärt svavel, såväl som sulfider, tiosulfater och molekylärt svavel.

Dessa mikroorganismer tillhör autotrofer (producenter), som syntetiserar organiska ämnen från oorganiska ämnen:

• Lila bakterier (lila),
• Chlorobiaceae (gröna svavelbakterier),
• blågröna alger (cyanobakterier),
• färglösa svavelbakterier.

Det finns symbioser av mikrober med blötdjur, rörmaskar, sjöborrar som lever i luftzonen av silt (mineral och organisk blandning på botten av reservoarer).

Men alla autotrofer är inte producenter. En del av dem producerar själva organiska ämnen och tar upp dem själva. Sådana organismer betraktas som nedbrytare (de omvandlar döda rester på botten av reservoarer till oorganiska ämnen) och producenter samtidigt. Autotrofer delas in i fotosyntetiska och energiproducerande genom kemosyntes.

Mikroorganismer som livnär sig genom fotosyntes

Svavelbakterier klassificeras som fotosyntetiska organismer som använder solljus som energikälla. Denna metod kallas fotosyntes. Vissa flercelliga alger och arkéer som lever i vattendrag är fotosyntetiska.

Lila svavelbakterier tillhör den fotosyntetiska typen. Det finns mer än 50 arter. De är grampositiva, det finns typer som kan röra sig med hjälp av flageller och icke-rörliga. De förökar sig genom division. De lever i syrefria miljöer nära ytan av söt- och saltvatten. Molekylärt svavel används som en kolkälla, som tenderar att ackumuleras i det periplasmatiska utrymmet (ett hålrum som består av ett ytterligare membran i en mikroorganisms cellvägg).

Blågröna alger, eller cyanobakterier, är också fotosyntetiska, gramnegativa och kan producera syre. De är ättlingar till de äldsta mikroberna på jorden. Ursprunget till stomatoliter - produkter av deras vitala aktivitet som finns idag - går tillbaka till 2,5-3,5 miljarder år sedan.

Gröna svavelbakterier färgas inte av gram, har stavformade eller äggformade celler, kan ackumulera glykogen (kolhydratreserver) och är för det mesta orörliga. Gröna svavelbakterier har en hålighet fylld med gas, vilket gör att de kan dyka till olika djup (gasvakuoler).

Källan till kol är koldioxid. Gröna svavelbakterier bildar praktiskt taget inga kolonier; de växer under lila kolonier. De upptäcktes i vattnet i hydrotermiska ventiler på ett djup av mer än 2000 meter i Mexiko. Det finns två grupper: gröna svavelbakterier som kan existera på stora djup utan ljus och de som kräver ljus.

Kemosyntes

Mikroorganismer som får energi som ett resultat av att bearbeta oorganiska föreningar (kemosyntes) kallas kemotrofer. Denna typ inkluderar ammoniakoxiderande nitrifierare (Nitrobacteraceae), vätesulfidbearbetande svavelbakterier och järnoxiderande järnbakterier (Geobacter).

Kemosyntes upptäcktes först av S.N. Vinogradsky i färd med att studera filamentösa svavelbakterier. Forskare upptäckte också järnbakterier, som skiljer sig från svavelbakterier genom att de använder en metod för oxidation av tvåvärt järn till trevärt järn. Som ett resultat bildades mangan- och järnmalmer på botten av floder, hav och träsk.

Bland de för närvarande existerande organismerna finns de vars tillhörighet till någon ständigt diskuteras. Detta händer med varelser som kallas cyanobakterier. Även om de inte ens har ett exakt namn. För många synonymer:

• blågröna alger;
• cyanobionter;
• phycochrome krossar;
• cyanea;
• slemalger och andra.

Så det visar sig att cyanobakterier är en helt liten, men samtidigt en så komplex och motsägelsefull organism som kräver noggrann studie och övervägande av dess struktur för att bestämma dess exakta taxonomiska tillhörighet.

Historia om existens och upptäckt

Att döma av de fossila resterna går historien om blågröna alger långt tillbaka i det förflutna, flera miljoner år sedan. Sådana slutsatser möjliggjordes av studier av paleontologer som analyserade stenar (sektioner därav) från dessa avlägsna tider.

Cyanobakterier hittades på ytan av proverna, vars struktur inte skilde sig från moderna former. Detta indikerar en hög grad av anpassningsförmåga hos dessa varelser till olika livsvillkor, deras extrema uthållighet och överlevnad. Det är uppenbart att det under miljontals år har skett många förändringar i planetens temperatur och gassammansättning. Ingenting påverkade dock cyanens livskraft.

I modern tid är en cyanobakterie en encellig organism som upptäcktes samtidigt med andra former av bakterieceller. Det vill säga Antonio Van Leeuwenhoek, Louis Pasteur och andra forskare under 1700-1800-talen.

De utsattes för mer grundliga studier senare, med utvecklingen av elektronmikroskopi och moderniserade metoder och metoder för forskning. De egenskaper som cyanobakterier har har identifierats. Cellens struktur inkluderar ett antal nya strukturer som inte finns i andra varelser.

Klassificering

Frågan om att fastställa deras taxonomiska tillhörighet är fortfarande öppen. Än så länge är bara en sak känd: cyanobakterier är prokaryoter. Detta bekräftas av sådana funktioner som:

• frånvaro av kärna, mitokondrier, kloroplaster;
• närvaro av murein i cellväggen;
• molekyler av S-ribosomer i cellen.

Ändå är cyanobakterier prokaryoter, med cirka 1 500 tusen arter. Alla av dem klassificerades och kombinerades i 5 stora morfologiska grupper.

1. Krookocker. En ganska stor grupp som förenar ensamma eller koloniala former. Höga koncentrationer av organismer hålls samman av ett gemensamt slem som utsöndras av varje individs cellvägg. Formmässigt inkluderar denna grupp stavformade och sfäriska strukturer.
2. Pleurocapsaceae. Mycket lik de tidigare formerna, dock uppträder ett särdrag i form av bildandet av beocyter (mer om detta fenomen senare). Cyanobakterierna som ingår här tillhör tre huvudklasser: Pleurocaps, Dermocaps, Myxosarcina.
3. Oxillatoria. Huvuddraget i denna grupp är att alla celler är förenade till en gemensam slemstruktur som kallas trikom. Uppdelning sker utan att gå bortom denna tråd, inuti. Oscillatorier inkluderar uteslutande vegetativa celler som delar sig på hälften asexuellt.
4. Nostocaceae. Intressant för deras kryofilicitet. De kan leva i öppna isiga öknar och bildar färgade beläggningar på dem. Den så kallade "isökenblomningen"-fenomenet. Formerna av dessa organismer är också filamentösa i form av trikomer, men reproduktionen är sexuell, med hjälp av specialiserade celler - heterocyster. Följande representanter kan inkluderas här: Anabens, Nostoks, Calothrix.
5. Stigonematodes. Mycket lik förra gruppen. Den största skillnaden är i metoden för reproduktion - de kan dela sig flera gånger inom en cell. Den mest populära representanten för denna förening är Fisherella.

Således klassificeras cyanider enligt morfologiska kriterier, eftersom många frågor uppstår angående vila och förvirringsresultat. Botaniker och mikrobiologer har ännu inte kunnat komma till en gemensam nämnare i taxonomin för cyanobakterier.

Habitater

På grund av närvaron av speciella anpassningar (heterocyster, beocyter, ovanliga tylakoider, gasvakuoler, förmågan att fixera molekylärt kväve och andra), bosatte sig dessa organismer överallt. De kan överleva även under de mest extrema förhållanden, där ingen levande organism kan existera. Till exempel varma termofila källor, anaeroba förhållanden med en vätesulfidatmosfär, med ett pH mindre än 4.

Cyanobakterier är en organism som överlever lugnt på havssand och klipphällar, isblock och heta öknar. Du kan känna igen och bestämma förekomsten av cyanider genom den karakteristiska färgade beläggningen som deras kolonier bildar. Färgen kan variera från blåsvart till rosa och lila.

De kallas blågröna eftersom de ofta bildar en blågrön slemhinna på ytan av vanligt söt- eller saltvatten. Detta fenomen kallas "vattenblomning". Den kan ses på nästan vilken sjö som helst som börjar bli igenvuxen och sumpig.

Funktioner av cellstruktur

Cyanobakterier har den vanliga strukturen för prokaryota organismer, men det finns några egenheter.

Den allmänna planen för cellstrukturen är som följer:

• cellvägg gjord av polysackarider och murein;
• bilipidstruktur;
• cytoplasma med fritt fördelat genetiskt material i form av en DNA-molekyl;
• tillacoider, som utför funktionen av fotosyntes och innehåller pigment (klorofyller, xantofyller, karotenoider).

Typer av specialiserade strukturer

Först och främst är dessa heterocyster. Dessa strukturer är inte delar, utan själva cellerna som en del av en trikom (en gemensam kolonial tråd förenad av slem). När de ses i mikroskop skiljer de sig åt i sin sammansättning, eftersom deras huvudsakliga funktion är produktionen av ett enzym som tillåter fixering av molekylärt kväve från luften. Därför finns det praktiskt taget inga pigment i heterocyster, men det finns ganska mycket kväve.

För det andra är dessa hormoner - områden som slits ut från trichomen. Fungerar som avelsplatser.

Beocyter är unika dotterceller, härledda i massa från en modercell. Ibland når deras antal tusen i en divisionsperiod. Dermocaps och andra Pleurocapsodiums är kapabla till denna funktion.

Akineter är speciella celler som är i vila och ingår i trikomerna. De kännetecknas av en mer massiv cellvägg rik på polysackarider. Deras roll liknar heterocyster.

Gasvakuoler - alla cyanobakterier har dem. Cellens struktur innebär initialt deras närvaro. Deras roll är att delta i processerna för vattenblomning. Ett annat namn för sådana strukturer är karboxysomer.

De finns säkert i växt-, djur- och bakterieceller. Men i blågröna alger är dessa inneslutningar något annorlunda. Dessa inkluderar:

• glykogen;
• polyfosfatgranuler;
• Cyanofycin är ett speciellt ämne som består av aspartat och arginin. Fungerar för ackumulering av kväve, eftersom dessa inneslutningar finns i heterocyster.

Detta är vad cyanobakterier har. Huvuddelarna och specialiserade celler och organeller är det som gör att cyanider kan utföra fotosyntes, men som samtidigt klassas som bakterier.

Fortplantning

Denna process är inte särskilt svår, eftersom den är densamma som för vanliga bakterier. Cyanobakterier kan dela sig vegetativt, delar av trikomer, en vanlig cell i två eller utföra den sexuella processen.

Ofta deltar specialiserade celler, heterocyster, akineter och beocyter i dessa processer.

Metoder för transport

Cyanobakteriecellen är täckt på utsidan och ibland även med ett lager av en speciell polysackarid som kan bilda en slemkapsel runt den. Det är tack vare denna funktion som rörelsen av cyan utförs.

Det finns inga flageller eller speciella utväxter. Rörelse kan endast utföras på en hård yta med hjälp av slem, i korta sammandragningar. Vissa oscillatorier har ett mycket ovanligt sätt att röra sig - de roterar runt sin axel och orsakar samtidigt rotation av hela trichomen. Det är så rörelse uppstår på ytan.

Kvävefixeringsförmåga

Nästan varje cyanobakterie har denna funktion. Detta är möjligt på grund av närvaron av enzymet nitrogenas, som kan fixera molekylärt kväve och omvandla det till en smältbar form av föreningar. Detta händer i heterocyststrukturer. Följaktligen kan de arter som inte har dem inte komma ur tomma luften.

I allmänhet gör denna process cyanobakterier till mycket viktiga varelser för växtlivet. Genom att bosätta sig i jorden hjälper cyanider florarepresentanter att absorbera bundet kväve och leva ett normalt liv.

Anaeroba arter

Vissa former av blågröna alger (till exempel Oscillatoria) kan leva under helt anaeroba förhållanden och en atmosfär av svavelväte. I detta fall bearbetas föreningen inuti kroppen och som ett resultat bildas molekylärt svavel och släpps ut i miljön.

Tester

666-01. Hur skiljer sig en bakteriespor från en fri bakterie?
A) Sporen har ett tätare skal än den fria bakterien.
B) En spor är en flercellig formation, och en fri bakterie är encellig.
C) Sporen är mindre hållbar än den fria bakterien.
D) Sporen livnär sig autotrofiskt, och den fria bakterien matar heterotrofiskt.

Svar

Svar

666-03. Ange ett fall av symbios av en bakterie med en annan organism.
A) vibriokolera och människor
B) salmonella och kyckling
B) mjältbrandsbacill och får
D) E. coli och människor

Svar

666-04. Knölbakterier försörjer malväxter
A) organiskt material från döda växter
B) kvävesalter
B) nukleinsyror
D) kolhydrater

Svar

666-05. Ogynnsamma förutsättningar för bakteriers liv skapas när
A) inläggning av kål
B) konservering av svamp
B) förbereda kefir
D) lägga ensilage

Svar

Svar

666-07. Mjältbrandsbakterier kan ligga kvar länge på djurbegravningsplatser i form
A) tvist
B) cysta
B) levande celler
D) zoospore

Svar

Svar

666-09. Vad är karakteristiskt för saprotrofa bakterier?
A) existerar genom att livnära sig på levande organismers vävnader

C) använda organiska ämnen som utsöndras av levande organismer

Svar

666-10. Bakterier har funnits på jorden i miljontals år tillsammans med välorganiserade organismer sedan dess
A) livnär sig på färdigt organiskt material
B) när ogynnsamma förhållanden uppstår bildar de tvister
C) delta i kretsloppet av ämnen i naturen
D) har en enkel struktur och mikroskopiska dimensioner

Svar

666-11. Vilket av följande påståenden är korrekt?
A) bakterier förökar sig genom meios
B) alla bakterier är heterotrofer
B) bakterier anpassar sig väl till miljöförhållanden
D) vissa bakterier är eukaryota organismer

Svar

666-12. Likheten i livsaktiviteten hos cyanobakterier och blommande växter manifesteras i förmågan att
A) heterotrofisk näring
B) autotrofisk näring
B) fröbildning
D) dubbel befruktning

Svar

666-13. Rutnande bakterier som lever i jorden
A) bildar organiska ämnen från oorganiska
B) livnär sig på organiska ämnen från levande organismer
C) hjälpa till att neutralisera gifter i jorden
D) sönderdela döda rester av växter och djur till humus

Svar

666-14. Vad kännetecknar ruttnande bakterier?
A) använd färdiga organiska ämnen från levande organismer
B) syntetisera organiska ämnen från oorganiska med hjälp av solenergi
C) använda organiska ämnen från döda organismer
D) syntetisera organiska ämnen från oorganiska med hjälp av energin från kemiska reaktioner

Svar

666-15. Vilka bakterier anses vara planetens "ordnare"?
A) ättiksyra
B) knöl
B) ruttnande
D) mjölksyra

Svar

666-16. Dysenterisk amöba, tofflor ciliater, grön euglena klassificeras som ett underrike eftersom de har
A) översiktsplan över byggnaden
B) liknande typ av näring
B) samma metoder för reproduktion
D) gemensam livsmiljö

Svar

666-17. Vilken fysiologisk process hos encelliga djur är förknippad med cellens absorption av gaser?
En mat
B) urval
B) reproduktion
D) andning

1. Obligatorisk fotoautotrofisk. De kan bara växa i ljus på en oorganisk kolkälla.

2. Valfritt kemoheterotrofisk. Kapabel till heterotrofisk tillväxt i mörker med hjälp av organiskt material och fototrofisk tillväxt i ljus.

3. Fotoheterotrofisk. Organiska föreningar används i ljus som en källa till kol.

4. Mixotrofisk. Organiska föreningar används som en extra källa till kol. De är också kapabla till autotrofisk koldioxidfixering.

Produkten av fotosyntesen av cyanobakterier är cyanofycinstärkelse. Det deponeras i små granuler som ligger mellan tylakoiderna. Cyanobakterier kan snabbt absorbera och ackumulera kväve i form av cyanofycingranuler, vanligtvis belägna nära cellernas tvärgående partitioner. Fosfater i blågröna alger lagras i polyfosfatgranulat och lipider lagras i form av droppar i cytoplasman i cellens periferi.

På grund av sin förmåga att växa under extrema förhållanden och fixera molekylärt kväve har cyanobakterier blivit av stor betydelse i naturen. Dessa organismer är de första som koloniserar områden som är fattiga på näringsämnen. Cyanobakterier är inte rädda för extrema förhållanden. Till exempel encelliga cyanobakterier - Synechococcus lividus De är så resistenta mot syror och termofila att de kan växa i sura varma källor (pH 4,0; t = 70 grader).

Den morfologiska mångfalden av bakterier visas i figur 6.

Ris. 6. Morfologisk mångfald av blågröna alger: A – oscillerande; B – nostok; I - Anabena; G - lingbia; D – rivularia; E – gleocapsa; OCH - Chroococcus: 1 – allmän bild, 2 – låg förstoring, 4 – heterocyst

I sjöar förekommer ofta utbrott av massreproduktion av cyanobakterier. Denna process kallas « blomning av vatten." Samtidigt blir vattenkroppar övermättade med avfallsprodukter från cyanobakterier och berövas syrereserver, vilket negativt påverkar livet för andra invånare.

Cyanobakterier används framgångsrikt av människor. Till exempel cyanobakterier av släktet uppfödda av människor i risfält Anabaena. Dessa organismer lever i håligheterna i bladen på tropiska vattenlevande ormbunkar ( Azolla) och berika jorden med kväveföreningar. I många länder odlas dessutom cyanobakterier för att få ett proteintillskott för människors och djurfoder.

5.5.2. Subkingdom Anoxyphotobacteria – Anoxyphotobacteria

Till skillnad från cyanobakterier kan anoxifotobakterier inte frigöra syre under fotosyntesen. Pigment, bakterioklorofyller och karotenoider, är lokaliserade i membran konkava in i cellen. Detta underrike inkluderar lila bakterier och klorobiobakterier. De lever under anaeroba förhållanden i sötvatten och saltvatten.

5.5.3. Underriket Scotobacteria

Sammanför olika grupper kemo- Och autotrofiska gramnegativa prokaryoter. I förhållande till syre, aeroba, anaeroba och fakultativa anaeroba mikroorganismer. De är väsentliga för markens bördighet, eftersom de deltar i nedbrytningen av växtrester (mineralisering), kretsloppet av grundämnen i naturen och anrikningen av marken med biologiskt aktiva föreningar.

Således kan bakterier av familjen Pseudomonadiaceae av släktet Pseudomonas reducera nitrater; familjer Azotobacteriaceae ungefär Azotobacter fixera molekylärt kväve; familjer Rhizobiaceae ungefär Rhizobium bildar knölar på baljväxternas rötter, går in i symbios med dem och fixerar molekylärt kväve; familj Nitrobacteriaceae inkluderar bakterier som utför processerna för nitrifikation (oxidation av ammoniak och nitriter) och sulfofifiering (oxidation av svavel och dess reducerade föreningar); bakteriefamiljen Cytophagaceae ungefär Cytophaga utföra aerob nedbrytning av cellulosa m.m.

Detta underrike inkluderar också mikroorganismer som lever i tarmarna hos människor och djur, många av dem är patogena.

Underriket av spiroketer - Spirochaetae

Cellerna i dessa organismer är en spiralformad cylinder, runt vilken ett periplasmatiskt flagellum, en axostyle, vrids mellan membranet och cellväggen, tack vare vilken spiroketerna rör sig i en flytande miljö.

5.5.4. Underriket strålande bakterier – Actinobacteria

Institutionen för actinomycetes – Actinomycetales

Strålande bakterier tenderar att bilda mycelkolonier. Dessa inkluderar tre divisioner: mykobakterier, corynebacteria, actinomycetobacteria (strålande svampar, actinomycetes).

Enligt cellens struktur och den kemiska sammansättningen av dess komponenter aktinomyceterär en av de speciella grupperna av bakterier. Aktinomyceter bildar förgrenade celler, som hos många representanter utvecklas till mycel. Särskilda reproduktionsstrukturer kan bildas på myceliet. Cellmotilitet tillhandahålls av flageller.

Aktinomyceter är kemoorganoheterotrofer, de flesta av dem är aeroba. Actinomycetes är resistenta mot uttorkning. Mer resistent än andra bakterier mot inverkan av många desinfektionsmedel och insekticider. Vissa är resistenta mot antibakteriella antibiotika. En utmärkande egenskap hos aktinomyceter är deras förmåga att bilda en mängd olika fysiologiskt aktiva ämnen - antibiotika, pigment, ämnen som orsakar lukter i jord och vatten. Mycelet av aktinomyceter är uppdelat i primärt (substrat) och sekundärt (antenn). Aktinomyceter som har ett positivt mycelstadium bildar vanligtvis asexuellt speciella reproduktiva strukturer - sporer, som kan bildas på substrat och luftmycel eller på en av dem. Sporer är lokaliserade på hyfer eller sporbärare var för sig, i par, i kedjor eller inneslutna i sporangier.

Aktinomyceter förökar sig genom att dela hyfer, sporer och ibland genom knoppning. Aktinomyceter finns i luften, vattendrag och mark. Några av dem är patogener för växt- och djursjukdomar. I jorden syntetiserar och sönderdelar aktinomyceter humusämnen, producerar antibiotika och deltar i kvävebalansen.

5.5.5. Subrikets sanna grampositiva bakterier – Eufirmicutobacteria

Familj Bacillaceae inkluderar aeroba och obligata anaeroba bakterier, vanligtvis stavformade, som ändrar kroppens form när endosporer bildas. Bakterier är utbredda i jordar, vatten och matsmältningskanalen hos djur. Saprotrofer, deltar i nedbrytningen av organiska ämnen, kan orsaka sjukdomar hos människor, djur och växter (släkte) Clostridium Och Bacill). Släkte Desulfotomaculum representeras av anaeroba svavelreducerande bakterier. Vissa bakterier fixerar molekylärt kväve, andra kan producera antibiotika.

Familj Lactobacillaceae inkluderar icke-sporbildande bakterier som fermenterar kolhydrater för att producera mjölksyra (släktet Lactobacillus). Bakterier är vanliga i jordar, på växter, i mag-tarmkanalen hos djur och människor och i mejeriprodukter.

Familj Streptococcaceae inkluderar bakterier som spelar en viktig roll i produktionen av fermenterade mjölkprodukter, ensilage och betning av grönsaker (släktet Streptococcus, Leuconostoc och andra). De bildar inte sporer, cellerna är sfäriska eller ovala till formen, sammankopplade i par eller kedjor av varierande längd.

Familj Micrococcaceae inkluderar aeroba eller fakultativa anaeroba, icke-sporbildande, sfäriska bakterier vanliga i jordar och sötvatten. Släkte Stafylokock representeras av patogena arter som finns på huden och slemhinnorna hos varmblodiga organismer.