البكتيريا مفهوم مألوف لدى الجميع. الحصول على الجبن والزبادي والمضادات الحيوية ومعالجة مياه الصرف الصحي - كل هذا أصبح ممكنًا بواسطة الكائنات البكتيرية وحيدة الخلية. دعنا نتعرف عليهم بشكل أفضل
من هي البكتيريا؟
ممثلو مملكة الحياة البرية هذه هم المجموعة الوحيدة من بدائيات النوى - الكائنات الحية التي تفتقر خلاياها إلى النواة. لكن هذا لا يعني أنها لا تحتوي على معلومات وراثية على الإطلاق. جزيئات الحمض النووي حرة في سيتوبلازم الخلية وغير محاطة بغشاء.
نظرًا لأن أحجامها مجهرية - تصل إلى 20 ميكرون ، يتم دراسة البكتيريا بواسطة علم الأحياء الدقيقة. لقد وجد العلماء أن بدائيات النوى يمكن أن تكون وحيدة الخلية أو تتحد في مستعمرات. لديهم بنية بدائية إلى حد ما. بالإضافة إلى النواة ، تفتقر البكتيريا إلى جميع أنواع البلاستيدات ، ومركب جولجي ، و EPS ، والجسيمات الحالة ، والميتوكوندريا. ولكن على الرغم من ذلك ، فإن الخلية البكتيرية قادرة على تنفيذ أهم عمليات الحياة: التنفس اللاهوائي دون استخدام الأكسجين ، والتغذية غيرية التغذية وذاتية التغذية ، والتكاثر اللاجنسي وتكوين الكيس أثناء تجربة الظروف المعاكسة.الشروط.
فئات البكتيريا
التصنيف يعتمد على ميزات مختلفة. واحد منهم هو شكل الخلايا. لذلك ، فإن الضمات لها شكل فاصلة ، cocci - شكل دائري. الحلزونات لها شكل حلزوني ، والعصيات لها شكل قضيب.
بالإضافة إلى ذلك ، يتم دمج البكتيريا في مجموعات اعتمادًا على السمات الهيكلية للخلية. الحقيقيون قادرون على تشكيل كبسولة لزجة حول خليتهم ومجهزة بسوط.
البكتيريا الزرقاء ، أو الطحالب الخضراء المزرقة ، قادرة على التمثيل الضوئي ، ومع الفطريات ، جزء من الأشنات.
العديد من أنواع البكتيريا قادرة على التعايش - التعايش متبادل المنفعة للكائنات الحية. تستقر مثبتات النيتروجين على جذور البقوليات والنباتات الأخرى ، وتشكل العقيدات. من السهل تخمين الوظيفة التي تؤديها بكتيريا العقيدات. يقومون بتحويل النيتروجين الموجود في الغلاف الجوي ، وهو أمر ضروري جدًا للنباتات للنمو.
طرق الأكل
بدائيات النوى هي مجموعة من الكائنات الحية التي يمكنها الوصول إلى جميع أنواع الطعام. لذلك ، تتغذى البكتيريا الخضراء والأرجوانية بشكل ذاتي ، بسبب الطاقة الشمسية. نظرًا لوجود البلاستيدات ، يمكن دهنها بألوان مختلفة ، لكنها تحتوي بالضرورة على الكلوروفيل. يختلف التمثيل الضوئي البكتيري والنباتي اختلافًا جوهريًا. في البكتيريا ، الماء ليس كاشفًا أساسيًا. يمكن أن يكون مانح الإلكترون عبارة عن هيدروجين أو كبريتيد الهيدروجين ، لذلك لا يتم إطلاق الأكسجين أثناء هذه العملية.
مجموعة كبيرة من البكتيريا تتغذى بطريقة التغذية ، أي المواد العضوية الجاهزة. تستخدم هذه الكائنات بقايا الكائنات الميتة في الغذاء ومنتجات حياتهم. إن بكتيريا التسوس والتخمير قادرة على تحلل جميع المواد العضوية المعروفة. وتسمى هذه الكائنات أيضًا بـ saprotrophs.
يمكن لبعض البكتيريا النباتية أن تشكل تعايشًا مع الكائنات الحية الأخرى: فهي مع الفطريات جزء من الأشنات ، وتتعايش بكتيريا العقيدات المثبتة للنيتروجين بشكل مفيد للطرفين مع جذور البقوليات.
Chemotrophs
Chemotrophs هي مجموعة غذائية أخرى. هذا نوع من التغذية الذاتية ، حيث يتم استخدام طاقة الروابط الكيميائية للمواد المختلفة بدلاً من الطاقة الشمسية. البكتيريا المثبتة للنيتروجين هي أحد هذه الكائنات الحية. يؤكسدون بعض المركبات غير العضوية ، مع تزويد أنفسهم بالكمية اللازمة من الطاقة.
البكتيريا المثبتة للنيتروجين: الموطن
الكائنات الحية الدقيقة القادرة على تحويل مركبات النيتروجين تتغذى أيضًا بطريقة مماثلة. يطلق عليهم البكتيريا المثبتة للنيتروجين. على الرغم من حقيقة أن البكتيريا تعيش في كل مكان ، فإن موطن هذا النوع المعين هو التربة ، أو بالأحرى جذور النباتات البقولية.
مبنى
ما هي وظيفة بكتيريا العقيدات؟ إنه بسبب هيكلها. تكون البكتيريا المثبتة للنيتروجين مرئية للعين المجردة. تستقر على جذور البقوليات والحبوب ، وتخترق النبات. في هذه الحالة ، تتشكل كثافات ، داخلها يحدث التمثيل الغذائي.
يجب أن يقال أن البكتيريا المثبتة للنيتروجين تنتمي إلى مجموعة المتعاضدين. تعايشهم مع الكائنات الحية الأخرى مفيد للطرفين. فيأثناء عملية التمثيل الضوئي ، يصنع النبات جلوكوز الكربوهيدرات ، وهو أمر ضروري لعمليات الحياة. البكتيريا غير قادرة على مثل هذه العملية ، لذلك يتم الحصول على السكريات الجاهزة من البقوليات.
تحتاج النباتات للنيتروجين لتعيش. هناك الكثير من هذه المادة في الطبيعة. على سبيل المثال ، محتوى النيتروجين في الهواء هو 78٪. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، لا تستطيع النباتات امتصاص هذه المادة. تمتص البكتيريا المثبتة للنيتروجين النيتروجين الجوي وتحوله إلى شكل مناسب للنباتات.
الأداء
ما هي وظيفة البكتيريا المثبتة للنيتروجين يمكن رؤيتها في مثال بكتيريا azospirillum الكيميائية. يعيش هذا الكائن الحي على جذور الحبوب: الشعير أو القمح. يطلق عليه بحق الرائد بين منتجي النيتروجين. على هكتار من الأرض ، يمكنه التخلي عن ما يصل إلى 60 كجم من هذا العنصر.
البكتريا المثبتة للنيتروجين الموجودة في البقوليات ، مثل الجذور و sinorhizobiums وغيرها ، هي أيضًا "عمال" جيدون. إنهم قادرون على إثراء هكتار من الأرض بالنيتروجين الذي يصل وزنه إلى 390 كجم. النباتات البقولية المعمرة هي موطن للفائزين بتكوين النيتروجين ، الذين تصل إنتاجيتهم إلى 560 كجم لكل هكتار من الأراضي الصالحة للزراعة.
عمليات الحياة
يمكن دمج جميع البكتيريا المثبتة للنيتروجين وفقًا لخصائص عمليات الحياة في مجموعتين. المجموعة الأولى هي الآزوت. جوهر التمثيل الغذائي في هذه الحالة هو سلسلة من التحولات الكيميائية. يتم تحويل الأمونيوم أو الأمونيا إلى نيتريت - أملاح حمض النيتريك. يتم تحويل النيتريت بدوره إلى نترات ،هي أيضا أملاح هذا المركب. في شكل نترات ، يتم امتصاص النيتروجين بشكل أفضل بواسطة نظام جذر النباتات.
المجموعة الثانية تسمى أجهزة إزالة النتروجين. يقومون بعملية عكسية: يتم تحويل النترات الموجودة في التربة إلى نيتروجين غازي. هذه هي الطريقة التي تحدث بها دورة النيتروجين في الطبيعة.
تشمل عمليات الحياة أيضًا عملية التكاثر. يحدث عن طريق انقسام الخلية إلى قسمين. في كثير من الأحيان - عن طريق التبرعم. السمة المميزة للبكتيريا والعملية الجنسية والتي تسمى الاقتران. في هذه الحالة ، يتم تبادل المعلومات الجينية.
نظرًا لأن نظام الجذر يطلق العديد من المواد القيمة ، فإن الكثير من البكتيريا تستقر عليه. يقومون بتحويل المخلفات النباتية إلى مواد يمكن أن تمتصها النباتات. نتيجة لذلك ، تكتسب طبقة التربة المحيطة خصائص معينة. يطلق عليه منطقة الجذور.
مسارات دخول البكتيريا إلى الجذر
هناك عدة طرق لإدخال الخلايا البكتيرية في أنسجة نظام الجذر. يمكن أن يحدث هذا بسبب تلف الأنسجة الغشائية أو في الأماكن التي تكون فيها الخلايا الجذرية شابة. منطقة شعر الجذر هي أيضًا مسار لدخول المواد الكيميائية إلى النبات. علاوة على ذلك ، تصاب شعيرات الجذر بالعدوى ، ونتيجة للانقسام النشط للخلايا البكتيرية ، تتشكل العقيدات. تشكل الخلايا الغازية خيوطًا معدية تستمر في عملية الاختراق في الأنسجة النباتية. بمساعدة نظام التوصيل ، ترتبط العقيدات البكتيرية بالجذر. بمرور الوقت ، تظهر مادة خاصة فيها -ليغوغلوبين.
بحلول وقت ظهور النشاط الأمثل ، تكتسب العقيدات لونًا ورديًا (بسبب صبغة Legoglobin). فقط تلك البكتيريا التي تحتوي على ليغوغلوبين يمكنها إصلاح النيتروجين.
أهمية التغذية الكيميائية
لقد لاحظ الناس منذ فترة طويلة أنه إذا قمت بحفر النباتات البقولية بالتربة ، فسيكون الحصاد في هذا المكان أفضل. في الواقع ، الجوهر ليس في طور الحرث. هذه التربة غنية بالنيتروجين ، وهو أمر ضروري جدًا لنمو النباتات وتطورها.
إذا كانت الورقة تسمى مصنع الأكسجين ، فيمكن تسمية البكتيريا المثبتة للنيتروجين بحق بمصنع النترات.
حتى في القرن التاسع عشر ، لفت العلماء الانتباه إلى القدرات المذهلة للنباتات البقولية. بسبب نقص المعرفة ، كانت تُنسب فقط إلى النباتات وليست مرتبطة بالكائنات الحية الأخرى. تم اقتراح أن الأوراق يمكن أن تثبت النيتروجين في الغلاف الجوي. خلال التجارب ، وجد أن البقوليات التي تنمو في الماء تفقد هذه القدرة. لأكثر من 15 عامًا ، ظل هذا السؤال لغزا. لم يخمن أحد أن كل هذا تم تنفيذه بواسطة بكتيريا مثبتة للنيتروجين ، لم يتم دراسة موطنها. اتضح أن الأمر يتعلق بتكافل الكائنات الحية. فقط البقوليات والبكتيريا يمكن أن تنتج النترات للنباتات.
حدد العلماء الآن أكثر من 200 نبات لا تنتمي إلى عائلة البقوليات ، لكنها قادرة على تكوين تعايش مع البكتيريا المثبتة للنيتروجين. البطاطس والذرة الرفيعة والقمح لها أيضًا خصائص قيمة.
