חיידק הוא מושג המוכר לכולם. קבלת גבינה ויוגורט, אנטיביוטיקה, טיפול בביוב - כל זה מתאפשר על ידי אורגניזמים חיידקיים חד-תאיים. בואו להכיר אותם טוב יותר.
מי הם חיידקים?
נציגי ממלכת חיות הבר הזו הם הקבוצה היחידה של פרוקריוטים - אורגניזמים שלתאים שלהם חסר גרעין. אבל זה לא אומר שהם אינם מכילים מידע תורשתי כלל. מולקולות DNA חופשיות בציטופלזמה של התא ואינן מוקפות בממברנה.
מכיוון שהגדלים שלהם מיקרוסקופיים - עד 20 מיקרון, חיידקים נחקרים על ידי מדע המיקרוביולוגיה. מדענים מצאו כי פרוקריוטים יכולים להיות חד-תאיים או להתאחד במושבות. יש להם מבנה פרימיטיבי למדי. בנוסף לגרעין, לחיידקים חסרים כל סוגי הפלסטידים, קומפלקס גולגי, EPS, ליזוזומים ומיטוכונדריה. אך למרות זאת, תא החיידק מסוגל לבצע את תהליכי החיים החשובים ביותר: נשימה אנאירובית ללא שימוש בחמצן, תזונה הטרוטרופית ואוטוטרופית, רבייה א-מינית ויצירת ציסטות במהלך חוויה של תנאים שליליים.תנאים.
שיעורי חיידקים
הסיווג מבוסס על תכונות שונות. אחד מהם הוא צורת התאים. אז, ל-vibrios יש צורה של פסיק, cocci - צורה מעוגלת. לספירלות יש צורת ספירלה, ולבצילונים יש צורה בצורת מוט.
בנוסף, חיידקים משולבים לקבוצות בהתאם לתכונות המבניות של התא. האמיתיים מסוגלים ליצור קפסולה רזה מסביב לתא שלהם ומצוידים בדגלים.
ציאנובקטריה, או אצות כחולות ירוקות, מסוגלות לבצע פוטוסינתזה ויחד עם פטריות הן חלק מחזזיות.
מינים רבים של חיידקים מסוגלים ליצור סימביוזה - מגורים משותפים של אורגניזמים מועילים הדדיים. מקבעי חנקן מתיישבים על שורשי הקטניות וצמחים אחרים, ויוצרים גושים. קל לנחש איזו תפקיד מבצעים חיידקי הגושים. הם ממירים חנקן אטמוספרי, שהוא כל כך הכרחי לצמחים להתפתח.
שיטות אכילה
פרוקריוטים הם קבוצה של אורגניזמים שיש להם גישה לכל סוגי המזון. אז, חיידקים ירוקים וסגולים ניזונים באופן אוטוטרופי, בגלל אנרגיית השמש. בשל נוכחותם של פלסטידים, ניתן לצבוע אותם בצבעים שונים, אך הם בהכרח מכילים כלורופיל. פוטוסינתזה של חיידקים וצמחים שונים באופן מהותי. בחיידקים, מים אינם מגיב חיוני. תורם האלקטרונים יכול להיות מימן או מימן גופרתי, כך שלא משתחרר חמצן במהלך תהליך זה.
קבוצה גדולה של חיידקים ניזונה בצורה הטרוטרופית, כלומר, חומרים אורגניים מוכנים. אורגניזמים כאלה משתמשים בשרידי אורגניזמים מתים למזון ומוצרי החיים שלהם. חיידקים של ריקבון ותסיסה מסוגלים לפרק את כל החומרים האורגניים המוכרים. אורגניזמים כאלה נקראים גם saprotrophs.
כמה חיידקים צמחיים יכולים ליצור סימביוזה עם אורגניזמים אחרים: יחד עם פטריות, הם חלק מחזזיות, חיידקי גושים מקובעים חנקן מתקיימים יחד עם שורשי הקטניות.
Chemotrophs
כימוטרופים הם קבוצת מזון נוספת. זוהי מעין תזונה אוטוטרופית, שבמהלכה, במקום אנרגיית השמש, נעשה שימוש באנרגיה של קשרים כימיים של חומרים שונים. חיידקים מקבעים חנקן הם אורגניזם כזה. הם מחמצנים כמה תרכובות אנאורגניות, תוך שהם מספקים לעצמם את כמות האנרגיה הדרושה.
חיידקים מקבעי חנקן: בית גידול
מיקרואורגניזמים המסוגלים להמיר תרכובות חנקן גם ניזונים בצורה דומה. הם נקראים חיידקים מקבעי חנקן. למרות העובדה שחיידקים חיים בכל מקום, בית הגידול של המין המסוים הזה הוא האדמה, או יותר נכון שורשיהם של צמחי קטניות.
בניין
מה תפקידם של חיידקי הגושים? זה נובע מהמבנה שלהם. חיידקים מקבעים חנקן נראים בבירור לעין בלתי מזוינת. מתיישבים על שורשי הקטניות והדגנים, הם חודרים לצמח. במקרה זה נוצרות עיבויים שבתוכם מתרחש חילוף חומרים.
יש לומר שחיידקים מקבעי חנקן שייכים לקבוצת ההדדיות. הדו-קיום שלהם עם אורגניזמים אחרים מועיל הדדי. בְּבמהלך הפוטוסינתזה, הצמח מסנתז גלוקוז פחמימתי, הנחוץ לתהליכי חיים. חיידקים אינם מסוגלים לתהליך כזה, ולכן מתקבלים סוכרים מוכנים מקטניות.
צמחים זקוקים לחנקן כדי לחיות. יש די הרבה מהחומר הזה בטבע. לדוגמה, תכולת החנקן באוויר היא 78%. עם זאת, במצב זה, צמחים אינם מסוגלים לספוג את החומר הזה. חיידקים מקבעי חנקן סופגים חנקן אטמוספרי והופכים אותו לצורה המתאימה לצמחים.
ביצועים
מה תפקידם של חיידקים מקבעי חנקן ניתן לראות בדוגמה של החיידק הכימוטרופי אזוספירילום. אורגניזם זה חי על שורשי הדגנים: שעורה או חיטה. זה נקרא בצדק המנהיג בין יצרני החנקן. על דונם של אדמה, הוא מסוגל לתת עד 60 ק ג מהאלמנט הזה.
גם חיידקים מקבעי חנקן של קטניות, כמו קני שורש, סינוריזוביום ואחרים, הם "עובדים" טובים. הם מסוגלים להעשיר דונם של אדמה בחנקן במשקל של עד 390 ק"ג. צמחי קטניות רב-שנתיים הם ביתם של זוכי היווצרות חנקן, שתפוקתם מגיעה עד ל-560 ק"ג לדונם של אדמה לעיבוד.
תהליכי חיים
ניתן לשלב את כל החיידקים הקובעים חנקן בהתאם למאפיינים של תהליכי החיים לשתי קבוצות. הקבוצה הראשונה היא ניטריפיה. המהות של חילוף החומרים במקרה זה היא שרשרת של טרנספורמציות כימיות. אמוניום, או אמוניה, הופך לניטריטים - מלחים של חומצה חנקתית. ניטריטים, בתורם, מומרים לחנקות,הם גם מלחים של תרכובת זו. בצורה של חנקות, חנקן נספג טוב יותר במערכת השורשים של הצמחים.
הקבוצה השנייה נקראת דניטריפירים. הם מבצעים את התהליך ההפוך: החנקות המצויות באדמה מומרות לחנקן גזי. כך מתרחש מחזור החנקן בטבע.
תהליכי החיים כוללים גם את תהליך הרבייה. זה מתרחש על ידי חלוקת תאים לשניים. הרבה פחות פעמים - על ידי ניצנים. אופייני לחיידקים ולתהליך המיני, הנקרא צימוד. במקרה זה, החלפת מידע גנטי מתבצעת.
מאחר ומערכת השורשים משחררת חומרים יקרי ערך רבים, הרבה חיידקים מתיישבים עליה. הם הופכים שאריות צמחים לחומרים שצמחים יכולים לספוג. כתוצאה מכך, שכבת האדמה מסביב רוכשת תכונות מסוימות. זה נקרא הריזוספרה.
נתיבים לכניסת חיידקים לשורש
ישנן מספר דרכים להחדיר תאי חיידקים לרקמות מערכת השורשים. זה יכול להתרחש עקב פגיעה ברקמות השלמה או במקומות שבהם תאי השורש צעירים. אזור שיער השורש הוא גם מסלול כניסה של כימוטרופים לצמח. יתר על כן, שערות השורש נדבקות וכתוצאה מהחלוקה הפעילה של תאי חיידקים נוצרות גושים. התאים הפולשים יוצרים חוטים מדבקים שממשיכים את תהליך החדירה לרקמות הצמח. בעזרת מערכת מוליכות מחברים קשרי חיידקים לשורש. עם הזמן, מופיע בהם חומר מיוחד -legoglobin.
עד לביטוי של פעילות מיטבית, הגושים מקבלים צבע ורוד (עקב פיגמנט הלגלובין). רק החיידקים המכילים לגלובין יכולים לתקן חנקן.
חשיבות הכימוטרופים
אנשים כבר מזמן שמו לב שאם אתה חופר צמחי קטניות עם אדמה, הקציר במקום הזה יהיה טוב יותר. למעשה, המהות אינה בתהליך של חריש. אדמה כזו מועשרת יותר בחנקן, שהוא כל כך הכרחי לצמיחה והתפתחות של צמחים.
אם לעלה קוראים מפעל חמצן, אז אפשר לקרוא בצדק לחיידקים הקובעים חנקן מפעל חנקה.
גם במאה ה-19, מדענים משכו את תשומת הלב ליכולות המדהימות של צמחי קטניות. בשל חוסר ידע, הם יוחסו רק לצמחים ולא קשורים לאורגניזמים אחרים. הוצע כי עלים יכולים לתקן חנקן אטמוספרי. במהלך הניסויים נמצא כי קטניות שגדלו במים מאבדות את היכולת הזו. במשך יותר מ-15 שנים, השאלה הזו נותרה בגדר תעלומה. איש לא שיער שכל זה בוצע על ידי חיידקים מקבעי חנקן, שבית הגידול שלהם לא נחקר. התברר שהעניין נמצא בסימביוזה של אורגניזמים. רק יחד קטניות וחיידקים יכולים לייצר חנקות לצמחים.
כעת מדענים זיהו יותר מ-200 צמחים שאינם שייכים למשפחת הקטניות, אך מסוגלים ליצור סימביוזה עם חיידקים מקובעים חנקן. גם לתפוחי אדמה, סורגום, חיטה יש תכונות יקרות ערך.
