Харчування бактерій

сірчані бактерії

Природа джерела енергії 1. Фототрофна енергія від фотохімічних реакцій, джерело енергії від світла 2. Хемотрофна енергія від хімічних реакцій, незалежно від світла, джерело енергії від органічних або неорганічних речовин, що поглинаються з навколишнього середовища Природа використовуваних донорів електронів 1. Літотрофна: неорганічна 2 Органотрофні: органічні Пластикові матеріали (джерело клітинних будівельних матеріалів) 1. Автотрофні: всі їх метаболічні продукти отримуються з неорганічних речовин (CO 2, H 2 O, мінеральні солі) 2. Гетеротрофні: вони не здатні синтезувати весь свій метаболічний продуктів і тому поглинають органічні речовини з навколишнього середовища

Поживні типи бактерій за джерелом енергії та природою пластичних матеріалів Назва бактерій за типом раціону Джерело енергії Екзогенні донори водню (електрону) Джерело вуглецю Фотолітавтотроф Окислення органічних матеріалів Окислення неорганічних матеріалів CO 2 Органічні матеріали CO 2 Неорганічні матеріали Органічні матеріали Органічні матеріали Примітка щодо органічних матеріалів: рослинні фотолітоавтотрофи, хемоорганогетеротрофи рослинних організмів та грибів

Фотосинтезуючі бактерії Фотосинтез: світло є джерелом енергії, CO 2 - джерелом вуглецю У рослин: CO 2 + H 2 O (CH 2 O) + H 2 O + O 2 Світлова фаза: перетворення світлової енергії в хімічну енергію NADPH + H + утворюється АТФ: джерело енергії, НАДФН + Н + донор водню Темна ділянка CO 2 пов'язана з ендогенним акцептором електронів ферментом Рубіско

1. Фотолітоавтотрофні бактерії глосарій Фотолітоавтотроф: джерело енергії світла Фотолітоавтотроф: пов'язує вуглекислий газ у присутності неорганічних донорів електронів (Na 2 S 2 O 3, H 2, H 2 S) Фотолітоавтотроф: джерело вуглецю неорганічних речовин і навіть у затоплених грунтах CO 2 можна секвеструвати в анаеробних умовах! Зелені сірчані бактерії, фіолетові сірчані бактерії

Зелені сірчані бактерії (Chlorobiaceae) зелені завдяки хлорофілу Анаероби CO 2 + H 2 S (CH 2 O) + H 2 O + S 2 CO 2 + H 2 (CH 2 O) + H 2 O 3CO 2 + 2S + 5H 2 O 3 (CH 2 O) + 2H 2 SO 4 2CO 2 + Na 2 S 2 O 3 + 3H 2 O 2 (CH 2 O) + Na 2 SO 4 + H 2 SO 4 Накопичення крапель елементарної сірки поза клітиною

Фіолетові сірчані бактерії (Chromatiaceae) колір каротиноїдів затемнює зелений колір хлорофілу. За відсутності неорганічних донорів електронів вони також можуть використовувати донори органічного водню. Елементальні краплі сірки накопичуються всередині клітини у вигляді грошових включень

2. Фотоорганоавтотрофні бактерії глосарій Фотоорганоавтотрофні: джерело енергії світла Фотоорганоавтотрофні: донори органічного водню Фотоорганоавтотрофні: джерело вуглецю неорганічних речовин Їм потрібні вітаміни з навколишнього середовища, в якому вони живуть в хлорофілі зелений колір

Хемотрофні бактерії отримують енергію, необхідну їм для життя, під час різних хімічних реакцій, їх фізіологічна активність не вимагає світла

3. Пояснення назви хемолітоавтотрофних бактерій Хемолітоавтотрофне джерело енергії від хімічних реакцій Хемолітоавтотроф: неорганічні донори електронів Хемолітоавтотроп: неорганічні речовини джерела вуглецю Необов'язкові та обов'язкові автотрофи Кілька груп за окисленням органічних речовин

. Нітрифікуючі бактерії У ґрунтах, водах Нітритні бактерії: від амонію до нітритів Нітратні бактерії: від нітритів до нітратів Енергія цих хімічних реакцій використовується для засвоєння CO 2 Нітросомонада, Нітробактер, паличкоподібні бактерії Обов’язкові аеробні

Значення нітрифікуючих бактерій Рослини можуть використовувати нітрати набагато краще, ніж амоній. Вони можуть сприяти збільшенню вмісту нітратів в озерах та підземних водах, сприяючи тим самим їх евтрофікації. Азотна кислота, що утворюється під час їх діяльності, може атакувати пам'ятники, скульптури, картини

b. Безбарвні сірчані бактерії (сульфофілізуючі бактерії, сульфобактерії) H 2 S і Na 2 S 2 O 3 окислюються до сірчаної кислоти та сульфатів Грошові включення Пряжа та безниткові безбарвні сірчані бактерії

Ниткоподібні сірчані бактерії У водах, рідко у ґрунтах Їх нитки складаються з багатьох окремих клітин Beggiatoa, Thiothrix, Thiospira Beggiatoa alba

Ненитчасті безбарвні сірчані бактерії Achromatium: мешкають у водах Їх клітини великі та овальні Thiobacillaceae: у грунтах, шахтних водах Паличкоподібні клітини

Ненитчасті безбарвні сірчані бактерії Сульфолобус: Життя в джерелах тепла Архарбактерії

c. Бактерії заліза (сидеробактерії) Двовалентний іон заліза окислюється до тривалентного Зазвичай необов’язкові атрофії обличчя: перехід до гетеротрофії в присутності органічних речовин Аероби У водах, шахтних водах, ґрунтах Sphaerotilus: самоочищення забруднених вод

Ненитчасті бактерії заліза Складаються з дискретних клітин Сідерокапса (сфера), Thiobacillus ferroxidans (стрижень), Gallionella (квітконос) Ниткоподібні бактерії заліза утворюють кілька окремих клітин, нитки розгалужені Crenothrix, Leptothrix

d. Водневі бактерії Водень окислює та пов'язує вуглекислий газ із виділеною енергією. Необов'язкові автотрофи, органічні речовини також можна використовувати на органічних середовищах Необов'язковий анаеробний Paracoccus denitrificans

e. Оксид вуглецю окислюючі бактерії Окис вуглецю Двоокис вуглецю Окис вуглецю метан Carboxidomonas oligocarbophila

4. Кемоорганоавтотрофні бактерії пояснення назви Кемоорганоавтотрофне джерело енергії від хімічних реакцій Кемоорганоавтотроф: донори органічних електронів Кемоорганоавтотроф: джерело вуглецю неорганічних речовин Pseudomonas oxalaticus: окислює щавлеву кислоту та мурашину кислоту

5. Хломітогетеротрофні бактерії глосарій Хемолітогетотроф: джерело енергії в результаті хімічних реакцій Хемолітогетеротроф: неорганічні донори електронів Хемолітогетеротроф: джерело вуглецю органічна речовина Може бути аеробним та анаеробним Десульфовібріо десульфурікани

6. Хемоорганогетеротрофні бактерії Пояснення назви Кемоорганогетеротроф: джерело енергії від хімічних реакцій Кемоорганогетеротроф: донори органічних електронів Кемоорганогетеротроф: джерело вуглецю органічна речовина Деякі утилізатори органічних матеріалів: напр. Цитофага лише целюлоза, глюкоза та деякі інші типи цукру Використовуючи кілька органічних речовин: напр. Pseudomonas fluorescens 200 різних органічних речовин Деградація, самоочищення вод

Критерії класифікації 1. Використовувані сполуки містять азот або не містять азоту а) Розкладає речовини, що не містять азоту: - напр. цукри в анаеробних умовах: бродіння б) в анаеробних умовах із вмістом N: гниль 2. Залежно від природи використовуваної органічної речовини: а) Сапрофіт: використовується органічна речовина з мертвих організмів б) Паразити: використовується органічна речовина з живих організмів 3. На основі синтезуючої здатності: а) вони здатні виробляти всі сполуки, що утворюють їхні клітини, з однієї зовнішньої сполуки, мінеральних солей і води. плазма крові) містить, наприклад, патогенну бактерію сифіліс або проказу

Органічні речовини, абсолютно необхідні для росту бактерій, але які сама бактерія не може синтезувати Не всі бактерії цього потребують! 1. Фактори росту, які виконують коферментну роль - вітаміни 2. Фактори росту, які не виконують коферментну роль у синтезі клітинних речовин, наприклад амінокислоти, пурини та піримідинові основи

БАКТЕРІЇ ДИХАННЯ

Сукупність окисно-відновних біохімічних реакцій у клітині, які вивільняють енергію, отриману з навколишнього середовища, у клітину Що є кінцевим акцептором електронів: Аеробний: O2 Анаеробний: неорганічна сполука, але не молекулярний кисень.

Аеробне дихання Загальне окислення: Електронний акцептор молекулярного кисню Кінцеві продукти води та вуглекислий газ Глюкоза + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + 2820,69 кДж Часткове окислення Кінцеві продукти органічних кислот та води Глюкоза + кисень щавлева кислота + вода + 1029,51 кДж

Анаеробне дихання Кінцевий акцептор електронів неорганічна речовина (сульфати, нітрати, FeIII) C 6 H 12 O 6 + H 2 SO 4 6CO 2 + 6H 2 O + 3 H 2 S + 175,77 кДж

Ферментація Кінцевим акцептором електронів є органічна речовина Спиртове бродіння: C 6 H 12 O 6 етиловий спирт + 2CO 2 + 112 кДж Молочнокисле бродіння: C 6 H 12 O 6 молочна кислота + 75,33 кДж

Класифікація типів дихальних шляхів відповідно до поведінки бактерій щодо кисню 1. Обов’язкові аеробні бактерії потребують кисню Поверхня середовища дуже велика, наприклад Безбарвні сірчані бактерії, Bacillus subtilis, Mycobacterium tuberculosis 2. Обов’язкові анаеробні бактерії не потребують кисню, вони токсичні для кисню. Вони ростуть у нижніх шарах середовища. Можуть бути знайдені в шарах Метаноутворюючі бактерії у присутності всіх E. cob coli, Proteus vulgaris 4. Мікроаерофільним бактеріям потрібна лише невелика кількість кисню Середовище містить проміжну зону Neisseria gonnorheae

Продукція бактеріального світла Хемоорганогетеротрофи Обов’язкові аероби або факутативні анаероби (вони виробляють світло лише в присутності кисню) Хемілюмінесценція: фермент люциферази 1. Паразити: на комах і ракоподібних 2. На симбіонтах: у світлих органах деяких риб, головоногих молюсків: