Автотрофные бактерии — это бактерии, которые могут синтезировать органические вещества из неорганических в результате фотосинтеза (фототрофные) и хемосинтеза (хемотрофные).
К фототрофным относятся пурпурные и зеленые серобактерии, которые синтезируют составные части своего тела из минеральных веществ и углекислого газа, а энергию используют за счет света.
Хемотрофные, или хемосинтетики, питаются за счет хемосинтеза, так как органические вещества синтезируются из неорганических за счет энергии, полученной при химических реакциях. К ним относятся нитрифицирующие, железо- и серобактерии. Явление хемосинтеза у бактерий открыл в 1887 г. С. Н. Виноградский.
Нитрифицирующие бактерии превращают аммонийные соли и аммиак в нитраты, усваиваемые растениями. Эти бактерии распространены в водоемах и почвах. Деятельность железобактерий состоит в том, что они окисляют закисные соединения железа в окисные. Они обитают в соленых и пресных водоемах, участвуя в круговороте железа в природе.
Серобактерии также обитают в соленых и пресных водоемах. Они окисляют сероводород и другие соединения серы.
По способу дыхания бактерии делятся на аэробов и анаэробов. Аэробы используют для дыхания свободный атмосферный кислород. Анаэробы растут и размножаются в среде без кислорода. Они получают энергию в процессе анаэробного расщепления органических веществ, накапливая различные промежуточные продукты — спирт, молочную кислоту, глицерин и другие вещества.
Обычно бактерии размножаются бесполым путем — деление материнской клетки на две дочерние. Деление проходит очень быстро. В благопри ятных условиях некоторые бактерии делятся каждые 20-30 мин. Иногда две бактерии сливаются друг с другом. При этом слиянии между ними образуется цитоплазматический мостик, по которому вещества одной клетки переходят в другую. Такой процесс напоминает половое размножение.
В неблагоприятных условиях (высыхание субстрата, холод) многие бактерии способны сжиматься, терять воду и переходить в покоящееся состояние до появления благоприятных условий. Некоторые виды бактерий в неблагоприятных условиях формируют споры. Споры обладают большой устойчивостью к различным неблагоприятным условиям. Эти формы бактерии выдерживают длительное кипячение, высушивание, замораживание, действие различных химических веществ.
Как аэробные, так и анаэробные бактерии чрезвычайно широко распространены в природе. Они встречаются в почве, воде, живых и мертвых организмах. Число бактерий в окружающей среде меняется под влиянием различных причин (инсоляции, обработки почвы и т. п.).
Количество бактерий в 1г почвы может достигать сотен миллионов и даже нескольких миллиардов и зависит от типа почв. Наименьшее их количество находится в подзолистой целинной почве. Наибольшее — в окультуренной черноземной. Бактерии могут проникать в грунт на глубину до 5 метров. Микрофлора является одним из факторов, способствующих образованию почв.
В воде различных водоемов количество бактерий бывает немного меньше, чем в почве. Так, в 1мл воды может находиться от 5 до 100 тыс. бактериальных клеток. Меньше всего бактерий встречается в воде артезианских скважин и родников, много — в открытых водоемах и реках. Больше всего бактерий обнаруживается вблизи берегов в поверхностных слоях.
Особенно сильно загрязнена вода открытых водоемов в тех местах, куда сбрасываются сточные воды. В загрязненной воде часто встречаются болезнетворные бактерии (возбудители дизентерии, брюшного тифа, паратифов, холеры, бруцеллеза и др.).
В воздухе бактерий встречается еще меньше, чем в воде. Загрязнение воздуха бактериями зависит от многих причин (от времени года, географической зоны, характера растительности, запыленности и др.). Больше всего бактерий обнаруживается в закрытых помещениях, где их может скапливаться до 300 тыс. в 1мм 3 . В сельской местности воздух чище, чем в городской. Практически отсутствуют бактерии в сосновых и кедровых лесах, так как выделяемые хвойными деревьями фитонциды убивают или подавляют рост и размножение всех видов бактерий.
На теле здоровых людей и животных, а также в различных органах всегда встречаются многие виды бактерий. Подсчитано, что на коже человека может быть огромное количество бактерий (от 85-10 9 до 1212-10 е экземпляров). Особенно много бывает бактерий, в том числе и болезнетворных, на коже человека, если он не соблюдает необходимых правил гигиены.
Открытые части тела человека загрязняются различными видами сапрофитных и патогенных (болезнетворных) бактерий значительно чаще, чем закрытые. Много бактерий обнаруживается на руках, поселяется в ротовой полости и в кишках человека. Из организма одного взрослого человека ежедневно с испражнениями выделяется около 18 млрд. бактерий.
Практически свободны от бактерий те органы здоровых людей и животных, которые не имеют связи с внешней средой (мышцы, головной и спинной мозг, кровь и др.).
источник
Автотрофы никого не едят, органические вещества делают сами из неорганических.
- Автофототрофы – энергию получают из света (фотосинтез). К фототрофам относятся растения и фотосинтезирующие бактерии.
- Автохемотрофы – энергию получают при окислении неорганических веществ (хемосинтез). Например,
- серобактерии окисляют сероводород до серы,
- железобактерии окисляют двухвалентное железо до трехвалентного,
- нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотной кислоты.
Сходство и различие фотосинтеза и хемосинтеза
- Сходства: все это пластический обмен, из неорганических веществ делаются органические (из углекислого газа и воды – глюкоза).
- Различие: энергия для синтеза при фотосинтезе берется из света, а при хемосинтезе — из окислительно-восстановительных реакций.
Гетеротрофы получают органические вещества в готовом виде, с пищей. К гетеротрофам относятся животные, грибы и большинство бактерий.
Способы питания гетеротрофов
1. Хищники – убивают жертву, а затем съедают (лев, щука, оса).
2. Паразиты – поедают живую жертву (вирус гриппа, туберкулёзная палочка, дизентерийная амеба, аскарида и т.п.)
3. Cапрофиты (сапротрофы) – питаются мертвыми организмами (личинки мясных мух, плесневые грибы, бактерии гниения).
4. Cимбионты – получают питание от другого организма на взаимовыгодной основе. Например:
- Микориза (грибокорень) – симбиоз гриба и растения. Растение дает грибу глюкозу (которую делает при фотосинтезе), а гриб дает растению воду и минеральные соли.
- Лишайник – симбиоз грибов и водорослей. Водоросли дают грибу глюкозу, а гриб водорослям – соли и воду.
- Клубеньковые бактерии живут в специальных утолщениях (клубеньках) на корнях растений семейства бобовых. Растения дают бактериям глюкозу, а бактерии дают растениям соли азота, которые они получают при фиксации азота воздуха.
Выберите один, наиболее правильный вариант. Что представляет собой микориза?
1) грибокорень
2) корневую систему растения
3) грибницу, распространившуюся в почве
4) нити гриба, образующие плодовое тело
Выберите три варианта. К автотрофам относят
1) споровые растения
2) плесневые грибы
3) одноклеточные водоросли
4) хемотрофные бактерии
5) вирусы
6) большинство простейших
1. Установите соответствие между группой организмов и процессом превращения веществ, который для нее характерен: 1) фотосинтез, 2) хемосинтез
А) папоротникообразные
Б) железобактерии
В) бурые водоросли
Г) цианобактерии
Д) зеленые водоросли
Е) нитрифицирующие бактерии
2. Установите соответствие между примерами и способами питания живых организмов: 1) фототрофный, 2) хемотрофный. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) спирогира
Б) нитрифицирующая бактерия
В) хлорелла
Г) серобактерии
Д) железобактерии
Е) хлорококк
Установите соответствие между характеристикой организмов и способом их питания: 1) фототрофный, 2) хемотрофный. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) используется энергия света
Б) происходит окисление неорганических веществ
В) реакции протекают в тилакоидах
Г) сопровождается выделением кислорода
Д) присущ водородным и нитрифицирующим бактериям
Е) требует наличия хлорофилла
Установите соответствие между организмом и трофической группой, к которой его относят: 1) сапротрофы, 2) паразиты. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) холерный вибрион
Б) бактерия брожения
В) туберкулезная палочка
Г) столбнячная палочка
Д) сенная палочка
Е) почвенная бактерия
Выберите один, наиболее правильный вариант. Плесневые грибы по способу питания относят к
1) гетеротрофам
2) паразитам
3) хемотрофам
4) симбионтам
1. Установите соответствие между примером и способом питания: 1) автотрофный, 2) гетеротрофный. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) цианобактерии
Б) ламинария
В) бычий цепень
Г) одуванчик
Д) лисица
2. Установите соответствие между организмом и типом питания: 1) автотрофное, 2) гетеротрофное. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) сосна сибирская
Б) кишечная палочка
В) амебa человеческая
Г) пеницилл
Д) хвощ полевой
Е) хлорелла
3. Установите соответствие между одноклеточным организмов и типом питания, который для него характерен: 1) автотрофный, 2) гетеротрофный. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) холерный вибрион
Б) железобактерия
В) малярийный плазмодий
Г) хламидомонада
Д) цианобактерия
Е) дизентерийная амёба
4. Установите соответствие между примерами и способами питания: 1) автотрофный, 2) гетеротрофный. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) спирогира
Б) бычий цепень
В) хвощ полевой
Г) серобактерия
Д) зеленый кузнечик
5. Установите соответствие между примерами и способами питания: 1) автотрофный, 2) гетеротрофный. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) хлорелла
Б) лягушка
В) шампиньон
Г) папоротник
Д) ламинария
СОБИРАЕМ 6:
А) мукор
Б) нитрифицирующие бактерии
В) трутовик
Выберите один, наиболее правильный вариант. По способу питания подавляющее большинство бактерий
1) автотрофы
2) сапротрофы
3) хемотрофы
4) симбионты
1. Установите соответствие между организмом и способом его питания: 1) фототрофный, 2) гетеротрофный, 3) хемотрофный. Запишите цифры 1, 2 и 3 в правильном порядке.
А) спирогира
Б) пеницилл
В) серобактерия
Г) цианобактерия
Д) дождевой червь
2. Установите соответствие между организмами и типами их питания: 1) фототрофный, 2) гетеротрофный. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) лямблия
Б) гриб спорынья
В) хламидомонада
Г) цианобактерия
Д) сфагнум
Установите соответствие между особенностью обмена веществ и группой организмов, для которых она характерна: 1) автотрофы, 2) гетеротрофы
А) выделение кислорода в атмосферу
Б) использование энергии, заключенной в пище, для синтеза АТФ
В) использование готовых органических веществ
Г) синтез органических веществ из неорганических
Д) использование углекислого газа для питания
Выберите один, наиболее правильный вариант. Какие организмы преобразуют энергию окисления неорганических веществ в макроэргические связи АТФ?
1) фототрофы
2) хемотрофы
3) гетеротрофы
4) сапротрофы
Выберите один, наиболее правильный вариант. Сходство хемосинтеза и фотосинтеза состоит в том, что в обоих процессах
1) на образование органических веществ используется солнечная энергия
2) на образование органических веществ используется энергия, освобождаемая при окислении неорганических веществ
3) в качестве источника углерода используется углекислый газ
4) в атмосферу выделяется конечный продукт — кислород
Выберите один, наиболее правильный вариант. Заболевание туберкулезом легких у человека вызывает
1) вирус
2) плесневый гриб
3) бактерия-паразит
4) бактерия-сапротроф
Выберите один, наиболее правильный вариант. Какой организм по способу питания относят к гетеротрофам?
1) хламидомонаду
2) ламинарию
3) пеницилл
4) хлореллу
Выберите один, наиболее правильный вариант. Микориза гриба представляет собой
1) грибницу, на которой развиваются плодовые тела
2) множество вытянутых в длину клеток
3) сложные переплетения гифов
4) сожительство гриба и корней растений
Установите соответствие между организмами и их типом питания: 1) сапротроф, 2) паразит. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) стафилококк
Б) молочнокислая бактерия
В) дизентерийная палочка
Г) амеба
Д) вирус гриппа
Е) дрожжи
Установите соответствие между характеристикой и способом питании организмов: 1) автотрофный, 2) гетеротрофный. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) источником углерода служит углекислый газ
Б) сопровождается фотолизом воды
В) используется энергия окисления органических веществ
Г) используется энергия окисления неорганических веществ
Д) поступление пищи путем фагоцитоза
Установите соответствие между особенностью питания организма и группой организмов: 1) автотрофы, 2) гетеротрофы. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) захватывают пищу путём фагоцитоза
Б) используют энергию, освобождающуюся при окислении неорганических веществ
В) получают пищу путём фильтрации воды
Г) синтезируют органические вещества из неорганических
Д) используют энергию солнечного света
Е) используют энергию, заключённую в пище
Хемосинтезирующие бактерии способны получать энергию из соединений всех элементов, кроме двух. Определите два элемента, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) Азот
2) Хлор
3) Железо
4) Магний
5) Сера
1. Определите два организма, «выпадающих» из списка автотрофных организмов, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) Амеба обыкновенная
2) Венерина мухоловка
3) Пинуллярия зеленая
4) Инфузория туфелька
5) Спирогира
2. Все приведённые ниже организмы, кроме двух, по типу питания относят к автотрофам. Определите два организма, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) хламидомонада
2) хвощ полевой
3) подосиновик
4) кукушкин лён
5) дрожжи
3. Все приведённые ниже организмы, кроме двух, по типу питания относят к автотрофам. Определите два организма, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) серобактерия
2) спирогира
3) мухомор
4) сфагнум
5) бактериофаг
Установите соответствие между примерами взаимоотношений организмов и их типами: 1) Мутуализм, 2) Конкуренция, 3) Паразитизм. Запишите цифры 1, 2 и 3 в правильном порядке.
А) Корни дерева и мицелий гриба
Б) Бычий цепень и корова
В) Рак отшельник и актиния
Г) Волк и лиса
Д) Омела и дерево
Е) Рысь и россомаха
Установите соответствие между организмами и типом межвидовых отношений, в которые они вступают: 1) хищничество, 2) конкуренция. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) циклоп и гидра
Б) жук-плавунец и головастик
В) личинка стрекозы и малёк рыбы
Г) инфузория-туфелька и бактерии
Д) белка и клёст
Е) карась и карп
1. Установите соответствие между видом организмами и типом отношений: 1) паразит–хозяин, 2) хищник–жертва. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) жук-плавунец и малёк рыбы
Б) щука и карась
В) чесоточный зудень и человек
Г) лисица и мышь
Д) свиной цепень и свинья
Е) бактериофаг и бактерия
2. Установите соответствие между парами животных и типами отношений, которые эти пары иллюстрируют: 1) паразит – хозяин, 2) хищник – жертва. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) гидра – дафния
Б) рысь – заяц-беляк
В) аскарида – человек
Г) чёрный коршун – лесная мышь
Д) таёжный клещ – обыкновенная лиса
3. Установите соответствие между организмами и типом их взаимотношений: 1) паразитизм, 2) хищничество. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) крот – дождевой червь
Б) клоп-черепашка – пшеница
В) божья коровка — тля
Г) блоха — крыса
Д) синий кит — криль
Е) лисица — эхинококк
ФОРМИРУЕМ 4:
А) минога — скумбрия
Б) гусеница — наездник
Установите соответствие между параметрами адаптаций и типами отношений при эксплуатации: 1) растение – фитофаг, 2) жертва – хищник, 3) хозяин – паразит. Запишите цифры 1-3 в правильном порядке.
А) эксплуатируемый организм имеет колючки
Б) организм-эксплуататор имеет развитые обоняние, зрение, способен маскироваться, догонять
В) эксплуатируемый организм имеет развитый иммунитет, способен сбрасывать зараженные части тела
Г) у организма-эксплуататора совершенный сложный тип развития
Д) эксплуатируемый организм способен убегать, прятаться, активно защищаться
Выберите один, наиболее правильный вариант. Бактерии гниения являются по способу питания организмами
1) хемотрофными
2) автотрофными
3) гетеротрофными
4) симбиотическими
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Микоризу образуют
1) береза и подберезовик
2) береза и березовая чага
3) осина и подосиновик
4) сосна и боровик
5) кукуруза и головня
6) рожь и спорынья
1. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Примерами симбиотических отношений являются:
1) гриб трутовик и береза
2) росянка и насекомые
3) клубеньковые бактерии и бобовые растения
4) целлюлозоразрушающие бактерии и растительноядные животные
5) каннибализм у хищных рыб
6) актиния и рак-отшельник
2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В экосистеме смешанного леса симбиотические отношения устанавливаются между
1) берёзами и елями
2) берёзами и грибами-трутовиками
3) тлями и муравьями
4) ежами и насекомоядными птицами
5) берёзами и подберёзовиками
6) черемухой и опыляющими её мухами
Установите последовательность этапов круговорота азота в природе, начиная со свободного азота атмосферы. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) поглощение атмосферного азота бактериями
2) превращение свободного азота в связанные формы
3) потребление связанного азота животными
4) денитрификация связанного азота бактериями
5) усвоение соединений азота растениями
Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны. (1) Бактерии – прокариоты, наследственная информация которых заключается в одной линейной молекуле ДНК. (2) Все бактерии по типу питания являются гетеротрофами. (3) Азотфиксирующие бактерии обеспечивают гниение органических остатков в почве. (4) К группе азотфиксаторов относят клубеньковых бактерий, поселяющихся на корнях бобовых растений. (5) Нитрифицирующие бактерии участвуют в круговороте азота. (6) Среди паразитических бактерий хорошо известны холерный вибрион, туберкулёзная палочка, являющиеся возбудителями опасных заболеваний человека. (7) Сапротрофные бактерии питаются органическими остатками.
Установите соответствие между организмами и типами их взаимоотношений: 1) симбиоз, 2) паразит – хозяин, 3) хищник – жертва. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) гидра и дафния
Б) личинка божьей коровки и тля
В) щука и карась
Г) носорог и воловья птица
Д) чесоточный зудень и человек
Установите соответствие между организмами и типами их отношений: 1) паразитизм, 2) симбиоз. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) трутовик и береза
Б) ель и белый гриб
В) клещ и лось
Г) малярийный плазмодий и комар
Д) горох и клубеньковые бактерии
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Отношения хищник-жертва устанавливаются между
1) майским жуком и насекомоядными птицами
2) собакой и блохами
3) зайцем и лисой
4) лососем и миногой
5) свиньей и человеком
6) человеком и свиным цепнем
источник
Бактерии — наиболее распространенная группа микроорганизмов в почве. Их количество колеблется от десятков и сотен миллионов до нескольких миллиардов в 1 г почвы и зависит от свойств почвы и их гидротермических условий. В зависимости от способа питания бактерии разделяют на гетеротрофные и автотрофные. По отношению к потребностям в свободном кислороде различают аэробные облигатные (строгие) бактерии, нуждающиеся в свободном кислороде; анаэробные — не использующие свободный кислород. Последние разделяют на облигатно анаэробные, для которых кислород токсичен, и факультативно-анаэробные — нечувствительные к свободному кислороду. Бактерии осуществляют разнообразные процессы превращения органических и минеральных соединений в почвах.[ . ]
Автотрофные организмы (зеленые растения и некоторые бактерии) ассимилируют неорганические ресурсы, образуя «упаковки» органических молекул (белков, углеводов и других). Эти органические вещества становятся ресурсами для гетеротрофов (организмов, нуждающихся в высокоэнергетических органических ресурсах) и принимают участие в цепи превращений, па ходу которой каждый предшествующий потребитель ресурса сам в свою очередь превращается в ресурс для следующего потребителя. Рассматривая любое из звеньев этой пищевой цепи, можно, как правило, выявить три пути, ведущие к вышестоящему трофическому уровню.[ . ]
Автотрофной денитрификацией объясняется термодинамическая нестабильность нитратов в зонах дефицита или отсутствия растворенных органических соединений. В этом случае донорами электронов для некоторых видов бактерий выступают восстановленные формы железа, марганца и серы (такие как Мп2+, Ре2+ и Н8 ) — см., например, реакцию (5.45,а). В этой связи можно отметить, что автотрофная денитрификация активно протекает в водоносных горизонтах с повышенным содержанием сульфидов [61]. Так как глинистые прослои обычно содержат сульфидные минералы в повышенных концентрациях, они также могут служить катализатором реакций денитрификации в геологических толщах [54].[ . ]
Автотрофные (от греч. auto — сам, trophe — пища), т.е. само-питающиеся, — поглощают энергию Солнца и вещества из окружающей среды, создают органические вещества из неорганических. К ним относятся зеленые растения, водоросли, некоторые бактерии.[ . ]
Автотрофные бактерии, как фотосинтезирующие, так и хемосинтезирующие, являются продуцентами в некоторых экосистемах. Цианобактерии (фотосинтетики) играли решающую роль в повышении уровня свободного кислорода в атмосфере в ранние периоды жизни Земли. В настоящее время бактериальные препараты используются для очистки почвы от нефтяных и других органических загрязнений, для борьбы с насекомыми-вредителями и т.д.[ . ]
Автотрофные организмы используют неорганические источники для своего существования, тем самым создавая органическую материю из неорганической. К ним относятся фотосинтезирующие зеленые растения суши и водной среды, сине-зеленые водоросли, некоторые хемосинтезирующие бактерии и др.[ . ]
Автотрофная денитрификация обусловлена присутствием микроорганизма ТЫоЬасШия (1епиг11 сап8 [10]. Эта бактерия может окислять различные соединения, содержащие восстановленные формы серы (Б2-, БгОз2-, Э, Б 2-, 5032 ) и одновременно восстанавливать нитраты до газообразного азота [11]. Процесс является автотрофным, потому что для образования клеточного вещества Т. иНо1оЬи8 и способен, кроме железа, окислять молекулярную серу. Второй микроорганизм представляет собой небольших спирилл и растет на минеральной среде, окисляя железо. Есть также •сообщения, что такой способностью обладают .некоторые представители рода Ме1а1 епшт.[ . ]
В круговороте углерода участвуют разные группы бактерий; в перемещении, концентрации химических элементов в месторождениях полезных ископаемых (таких, как сера или сульфидные руды) основное значение имеют автотрофные бактерии; большую роль в образовании сульфидов на нефтяных месторождениях играют сульфатредуцирующие бактерии.[ . ]
Тем не менее при 5-дневном инкубационном периоде напряжение автотрофного БПК (БПКб) можно не учитывать, так как общее количество нитрифицирующих бактерий в пробе низко, и растут бактерии относительно медленно. Эта стадия потребления кислорода встречается в принимающей сточные воды реке, но она не является определяющим фактором в образовании нижней точки кривой РК в воде принимающей реки.[ . ]
На практике нитрификацию осуществляет очень ограниченная группа автотрофных микроорганизмов. Процесс проходит в два этапа. На первом этапе аммоний окисляется до нитрита под действием бактерий, часто называемых №(;гозотопаз. Затем нитрит окисляется до нитрата под действием другой группы бактерий, часто называемых 1>ШгоЬас1ег. В процессах очистки стоков участвует значительное количество различных нитрифицирующих микроорганизмов. Однако те нитрифицирующие бактерии, которые были идентифицированы с помощью ДНК-зондов, по-видимому, не слишком сильно отличаются по своей активности от известных бактерий Г гозотопаз и 1ЧИ;гоЬа ;ег. Таким образом, с инженерной точки зрения нитрификацию можно рассматривать как двухстадийный процесс, с хорошо известной стехиометрией и кинетикой, в котором задействованы две группы бактерий.[ . ]
Сероводород и другие соединения серы окисляют большинство фототрофных бактерий, причем многие из них являются автотрофами. Для этих микроорганизмов восстановленные соединения серы служат Н-донорами при ассимиляции углекислоты и в других процессах, а источником энергии является свет. В отличие от этого большинство так называемых тиопо-вых бактерий — типичные хемоавтотрофы, т. е. они используют восстановленные соединения серы не только как Н-доноры, но и в качестве источников энергии и способны расти на чисто минеральных средах, ассимилируя углекислоту. Такие бактерии были впервые выделены из воды Неаполитанского залива (Натансон, 1902) и получили название ТЫоЬасШиэ (Бейе-ринк, 1904). К настоящему времени описано много видов автотрофных тиобацилл, выделенных из разных водоемов, почвы, а также из месторождений серы и разных металлов.[ . ]
Типичными представителями зубактерий являются грамотрицательные неспороносные бактерии, объединяемые в семейство Pseudomo-nadaceae. Название семейства происходит от двух греческих корней: «псевдо» — сходный и «монас» — название группы простейших (животных) с полярно расположенными жгутиками. Поэтому к псевдомонадам относят как палочковидные бактерии с полярно расположенным жгутиком, так и слабоизогнутые палочки, физиологически крайне специализированные ав-тотрофные хемосинтезирующие бактерии (Ну-drogenomonas, Nitrosomonas, Thiobacillus) и обычные гетеротрофные бактерии (Pseudomo-nas), т. е. смешиваются представители питания — автотрофного и гетеротрофного.[ . ]
С другой стороны, исследователей давно интересует вопрос, почему некоторые тионовые бактерии и другие автотрофные микроорганизмы (нитрификаторы, фототрофы) проявляют ограниченные возможности использовать в своем метаболизме экзогенные органические соединения и нуждаются, как правило, в специфическом источнике энергии. Причины этого выяснены не до конца. Существуют разные предположения.[ . ]
Присутствие в воде восстановленного железа способствует росту в распределительной сети автотрофных бактерий (см. п. 3.1). Периодическая промывка небольших трубопроводов водопроводной распределительной сети может быть эффективной для удаления скоплений частичек ржавчины, однако удаление железобактерий представляет собой весьма трудоемкий и дорогостоящий процесс. Колонии бактерий причиняют особенно много вреда, когда они начинают разлагаться в трубопроводах водопроводной системы, придавая воде привкус и неприятный запах. В некоторых случаях оказалось эффективным усиленное хлорирование изолированных секций водопроводной магистрали с последующей промывкой. Единственное надежное решение проблемы заключается в удалении ионов железа и марганца путем соответствующей обработки воды.[ . ]
Царство Растения. В это царство входит подавляющее большинство современных фотосинтезирующих автотрофных живых организмов. Это определяет их главенствующую роль в биосфере как продуцирующих первичное органическое вещество и высвобождающих молекулярный кислород. Если в одной среде водоросли делят эту функцию с цианобактериями (фотосинтезирующие бактерии кислород не выделяют), то в наземных экосистемах продукция кислорода осуществляется исключительно растениями.[ . ]
Однако далеко не все из перечисленных микроорганизмов растут за счет окисления молекулярного водорода в автотрофных условиях и сохраняют эту способность в течение длительного времени. Такая возможность имеется у фототрофных бактерий, но для этого им необходим источник энергии в виде света, а Нг служит только донором водорода (Н-донором) при фотоассимиляции углекислоты и в других конструктивных процессах. Для десульфатирующих бактерий молекулярный водород может являться энергетическим субстратом и обеспечивать восстановление углекислоты. Но наряду с углекислотой эти микроорганизмы требуют наличия готовых органических соединений. Следовательно, к автотрофам они не относятся. Аналогичным образом, видимо, используют молекулярный водород и метанобразующие бактерии.[ . ]
Реакции (45) — (47) осуществляются гетеротрофами. Когда вода практически очищена, то наступают благоприятные условия для развития автотрофных культур (при наличии достаточного количества растворенного кислорода). В сточных водах развиваются бактерии — автотрофы (нитрификаторы), проводящие последовательно окисление азота аммонийных солей до нитритно-го, а затем и до нитратного [реакция (48)].[ . ]
А. Нитрификация. Поступление в водоемы азотсодержащих городских и промышленных сточных вод и поверхностного стока стимулирует рост автотрофных нитрифицирующих бактерий. При обилии и метаболической активности этих бактерий наблюдается значительное снижение кислорода, так как в процессе окисления аммония и нитратов эти бактерии используют кислород. Наиболее часто среди нитрифицирующих бактерий в реках, озерах и эстуариях встречаются роды ЫИгоБошопаз и №1гоЬас-1ег [5]. В открытом океане важным окислителем нитратов является №1госузНз осеапиэ [64].[ . ]
В олигосапробной зоне (зоне чистой воды) растворенные органические вещества практически отсутствуют, в связи с чем развиваются в основном автотрофные организмы. Количество кислорода близко к полному насыщению. Зона характеризуется законченностью процессов нитрификации. Общее количество бактерий naiaeT до тысяч, сотен и даже десятков в 1 мл. Наблюдается большое видовое разнообразие микроорганизмов. Из водорослей характерны диатомовые .Cymbella cesati и зеленые Ulothrix zonata, Draparnaldia sp., из коловраток — Kelicottia longispina, из ракообразных — ветвистоусые и веслоногие (Eudiaptomus gracilis) рачки. В илах присутствуют личинки поденок, моллюски.[ . ]
Этот процесс осуществляется только в аэробных условиях. Энергия, выделяющаяся при этом, расходуется на синтез органического вещества клетки, так как ннтрозобактерии — автотрофные организмы. Окисление аммонийного азота начинается только после полного разложения биологически разлагаемых органических примесей. Наиболее энергичными окислителями аммиака являются бактерии рода Niírosomonas, представляющие собой подвижные клетки овальной формы с длинным жгутиком.[ . ]
Образование нитратного азота в почвах обязано биологическому окислению N113 (ИН ) до N0 в результате микробиологического процесса нитрификации, осуществляемого двумя группами автотрофных бактерий. Бактерии ШгоБотопаз окисляют аммиак до азотистой кислоты, а КйгоЬаЙег— азотистую кислоту до азотной.[ . ]
Все растительное и животное население водоема принимает участие в превращении веществ. Процесс превращения веществ в водоеме основан на создании гидробионтами так называемых пищевых рядов или пищевых цепей. Каждый ряд начинается с организмов — продуцентов. К продуцентам, в первую очередь, относятся водоросли и автотрофные бактерии- Те и другие осуществляют в водоеме первичный синтез органического вещества и служат пищей для других организмов, неспособных к автотрофному питанию. Так, водорослями обычно питаются разнообразные веслоногие рачки, моллюски, губки, а бактерии пожираются многочисленными одноклеточными животными (Protozoa); эти животные называются протестами или простейшими. Далее протисты также служат пищей рачкам, губкам, моллюскам, которые в свою очередь являются кормом для рыб. Отмирание организмов и выделение ими продуктов обмена веществ образует мертвое органическое вещество — детрит. Детрит минерализуется микроорганизмами до минеральных продуктов, а кроме того, служит пищей червям, моллюскам, личинкам насекомых и малькам некоторых рыб (Родина, 1958).[ . ]
Длительное пассирование тканей некоторых растений, таких, как морковь, виноград, Зсоггопега, таб.ак и другие, приводит к спонтанному и необратимому изменению этих тканей, а именно они приобретают способность к синтезу достаточно больших количеств ауксина. В результате ткань, которая при ее введении в культуру требовала добавки в среду ауксина и цитокииина, позднее при культивировании становится автотрофной в отношении этих гормонов. Такие длительно пассируемые культуры каллуса называют привыкшими. Они скорее напоминают опухолевую ткань, чем нормальные ткани растения. Например, у растений, зараженных бактерией, вызывающей образование корончатых галлов ЛцгоЬаЫепшп 1ите]ас1епз, или РкуШпонаэ 1ите[ас1еп8), в местах инфекции разрастается опухолевая кал-лусоподобпая ткань. Если соответствующей температурной обработкой убить бактерии и перенести часть одной из таких обработанных опухолей в стерильную культуру, то легко образуется очень быстро растущий каллус, совершенно не зависящий от добавки в среду ауксина и цитокииина. Таким образом, как зараженные клетки, так и клетки привыкшего каллуса подвергаются устойчивому изменению, в результате чего они приобретают способность к синтезу веществ, которые они раньше не могли образовывать. Эта способность передается от одного поколения клеток к другому и, возможно, осуществляется путем переноса бактериальной ДИК в клетку растения (см. с. 477). В настоящее время исследуют плазмиду А§гоЬас1ег1-ит, считая, что ее можно будет использовать для введения «полезных» генов в культурные растения.[ . ]
На этой точке зрения особенно настаивает Маргулис (Margulis, 1975). Позднее поглощение клеток сине-зеленых водорослей могло бы привести к появлению автотрофного «организма», предка всего царства растений. Эта последовательность событий является чисто гипотетической и вызывает много скептических замечаний, но, по крайней мере отчасти, она может соответствовать действительности. До сих пор существуют близкие к предполагаемым симбионтам формы, включая бактерию Paracoccus denitrificans, рядом признаков напоминающую гипотетического свободножи-вущего предшественника митохондрии. Если теория Маргулис верна, то основная часть этой главы была посвящена второй стадии развития мутуализма, когда все более интегрируются друг с другом пары видов, каждый из которых по происхождению является симбиотической ассоциацией.[ . ]
источник
Часто в повседневной жизни современные люди забывают об осторожности, просто не замечая источников смертельной угрозы. Кажется, чего можно опасаться в быту? Никто не боится куска ветчины или банки овощных консервов. Да и к грибам большинство россиян относится спокойно: съедобные – значит, все в порядке. Однако в обычных продуктах питания часто таятся микроорганизмы, способные убить человека. Речь идет о возбудителях ботулизма. Так что это за невидимые враги и как обезопасить себя от них?
Главное, что нужно знать о ботулизме – эта болезнь может привести к летальному исходу. Она убивает людей целыми семьями, поскольку за общим столом все едят одно и то же. Настоящая трагедия, когда один ребенок остается сиротой или мать хоронит мужа и всех своих детей.
Слово «ботулизм» произошло от латинского botulus – колбаса, поскольку бельгийский бактериолог Эмиль ван Эрменгем в конце XIX века выделил возбудителя болезни из остатков ветчины, съеденной умершими пациентами.
Clostridium botulinum – это бактерия, которая в процессе жизнедеятельности вырабатывает токсин, отравляющий организм человека. Данный микроорганизм и его споры очень устойчивы, с ними не справиться с помощью высушивания, воздействия ультрафиолетовых лучей, замораживания, использования столового уксуса или поваренной соли, поэтому многие виды консервирования продуктов не способны обезопасить человека от болезни.
Считается, что люди умирали от ботулизма с незапамятных времен. Рост количества жертв этой болезни, пришедшийся на наше время, объясняется повсеместным распространением консервов и колбасных изделий. И хотя пища является основным источником заражения, бактерии могут попасть в организм человека через открытую рану. Особенно опасен ботулизм для грудных младенцев, чей организм еще не имеет никаких защитных механизмов для борьбы с инфекцией.
Коварство этой болезни заключается и в том, что ее сложно определить на ранней стадии. Первые симптомы ботулизма совпадают с признаками обычного пищевого отравления. Это тошнота, рвота, боль в животе, общее недомогание. А тем временем выработанный бактериями ботулотоксин быстро всасывается в кишечник и распространяется по всему организму через кровь. Болезнь поражает жизненно важные органы. Повышается температура, возникает головная боль, одышка, сухость во рту.
Не получивший должного лечения больной умирает, когда отказывает его дыхательная система. Поэтому при первых подозрениях на ботулизм следует обратиться к врачу, ведь инкубационный период болезни длится от нескольких часов до одного дня, затем состояние зараженного человека стремительно ухудшается. И ему уже невозможно будет помочь.
Чаще всего источником заражения является пища. Бактерии производят смертельный токсин, находясь в продуктах питания. Наиболее опасными из них являются консервированные грибы домашнего изготовления, именно они виновны в 70% случаев ботулизма в России. Также заразиться можно и от других «закруток». Овощные консервы, в которых содержатся свекла, фасоль и шпинат, представляют наибольшую угрозу.
Встречаются болезнетворные бактерии и в консервированы фруктах, особенно если до переработки они были перезрелыми и залежавшимися. Колбасные изделия, мясные полуфабрикаты, копченая и соленая рыба, консервированный тунец тоже могут стать источниками заражения. Clostridium botulinum находили и в продуктах, произведенных промышленными предприятиями.
А детям в возрасте до одного года врачи не рекомендуют есть мед, поскольку даже этот продукт может содержать болезнетворные споры. Они не опасны для тех, кто постарше, ведь после достижения 6-месячного возраста человеческий организм начинает справляться с подобными угрозами. Для взрослых людей угрозу представляют не сами микроорганизмы, а выработанный ими токсин.
Кроме того, споры бактерий могут попасть и в открытую рану, если ее не обработать должным образом.
Прежде всего, необходимо внимательно осматривать консервы перед употреблением. Вздувшиеся банки следует незамедлительно выбрасывать. С домашними заготовками, если вы не уверены в их безопасности, нужно поступать так же. Помните, что ботулотоксин не влияет на цвет, вкус и запах пищи, его невозможно распознать.
Споры Clostridium botulinum устойчивы ко многим обычным методам обеззараживания продуктов. Они прекрасно себя чувствуют в безвоздушной среде. Единственно возможный метод обезопасить себя и свою семью – это тщательное кипячение продуктов. Причем, если вы собираетесь заняться консервированием в домашних условиях, необходимо хорошенько прокипятить и банки, и крышки.
Бактериологи рекомендуют подвергать консервированные продукты термической обработке перед употреблением в пищу – они должны не менее 30 минут находиться под воздействием температуры выше 100 градусов. Это позволяет уничтожить образовавшийся токсин.
Ботулизм – смертельно опасное заболевание, которое нельзя лечить в домашних условиях. При первом же подозрении лучше вызвать машину скорой помощи. Пока она едет, больному можно дать слабительное средство, сделать промывание желудка, очистительную клизму. Нужно удалить из кишечника остатки инфицированной пищи с еще не впитавшимся в кровь токсином.
При своевременном обращении к врачу и должном лечении, ботулизм обычно проходит через три недели, хотя остаточные проявления слабости (головная боль, недомогание) могут преследовать человека в течение полутора месяцев после заражения. Для восстановления сил в период реабилитации пациенту могут быть полезны отвары эхинацеи, подорожника или корицы.
источник
Бактерии — одни из самых древних организмов на Земле. Несмотря на простоту своего строения, они живут во всех возможных средах обитания. Больше всего их насчитывается в почве (до нескольких миллиардов бактериальных клеток на 1 грамм почвы). Много бактерий в воздухе, воде, пищевых продуктах, внутри тел и на телах живых организмов. Бактерии были обнаружены в тех местах, где другие организмы жить не могут (на ледниках, в вулканах).
Обычно бактерия — это одна клетка (хотя бывают колониальные формы). Причем эта клетка очень мелкая (от долей мкм до нескольких десятков мкм). Но главной особенностью бактериальной клетки является отсутствие клеточного ядра. Другими словами, бактерии принадлежат прокариотам.
Бактерии бывают подвижными и неподвижными. В случае неподвижных форм передвижение осуществляется с помощью жгутиков. Их может быть несколько, а может быть только один.
Клетки разных видов бактерий могут сильно отличаться между собой по форме. Бывают шаровидные бактерии (кокки), палочковидные (бациллы), похожие на запятую (вибрионы), извитые (спирохеты, спириллы) и др.
У клеток многих бактерий имеется слизистая капсула. Она выполняет защитную функцию. В частности, защищает клетку от высыхания.
Как и у клеток растений, у бактериальных клеток есть клеточная стенка. Однако, в отличие от растений, ее строение и химический состав несколько иной. Клеточная стенка состоит из слоев сложного углевода. Ее строение таково, что позволяет проникать различным веществам внутрь клетки.
Под клеточной стенкой находится цитоплазматическая мембрана.
Бактерии относятся к прокариотам, так как в их клетках нет оформленного ядра. Они не имеют и хромосом, характерных для клеток эукариот. В состав хромосомы входит не только ДНК, но и белок. У бактерий же их хромосома состоит только из ДНК и представляет собой кольцевую молекулу. Такой генетический аппарат бактерий называется нуклеоид. Нуклеоид находится прямо в цитоплазме, обычно в центре клетки.
У бактерий нет настоящих митохондрий и ряда других клеточных органелл (комплекса Гольджи, эндоплазматической сети). Их функции выполняют впячивания клеточной цитоплазматической мембраны. Такие впячивания называются мезосомами.
В цитоплазме есть рибосомы, а также различные органические включения: белки, углеводы (гликоген), жиры. Также клетки бактерий могут содержать различные пигменты. В зависимости от наличия тех или иных пигментов или их отсутствия, бактерии могут быть бесцветными, зелеными, пурпурными.
Бактерии возникли на заре формирования жизни на Земле. Именно они «открыли» различные способы питания. Лишь потом, с усложнением организмов, четко выделились два крупных царства: Растения и Животные. Они отличаются между собой в первую очередь по способу питания. Растения являются автотрофами, а животные — гетеротрофами. У бактерий же встречаются оба типа питания.
Питание — это способ получения клеткой или организмом необходимых органических веществ. Их можно получить из вне или синтезировать самостоятельно из неорганических веществ.
Автотрофные бактерии синтезируют органические вещества из неорганических. Процесс синтеза требует энергии. В зависимости от того, откуда автотрофные бактерии получают эту энергию их делят на фотосинтезирующие и хемосинтезирующие.
Фотосинтезирующие бактерии используют энергию Солнца, улавливая его излучение. В этом они сходны с растениями. Однако, если у растений в процессе фотосинтеза выделяется кислород, то у большинства фотосинтезирующих бактерий он не выделяется. То есть бактериальный фотосинтез анаэробен. Также зеленый пигмент бактерий отличается от аналогичного пигмента растений и называется бактериохлорофиллом. У бактерий нет хлоропластов. В основном фотосинтезирующие бактерии обитают в водоемах (пресных и соленых).
Хемосинтезирующие бактерии для синтеза органических веществ из неорганических используют энергию различных химических реакций. Энергия выделяется не во всех реакциях, а только в экзотермических. Некоторые такие реакции протекают в бактериальных клетках. Так в нитрифицирующих бактериях протекает реакция окисления аммиака в нитриты и нитраты. Железобактерии окисляют закисное железо в окисное. Водородные бактерии окисляют молекулы водорода.
Гетеротрофные бактерии не способны синтезировать органические вещества из неорганических. Поэтому вынуждены получать их из окружающей среды.
Бактерии, питающиеся органическими остатками других организмов (в том числе мертвыми телами), называются бактериями-сапрофитами. По-другому их называют бактериями гниения. Таких бактерий много в почве, где они разлагают перегной до неорганических веществ, которые впоследствии используются растениями. Молочнокислые бактерии питаются сахарами, превращая их в молочную кислоту. Маслянокислые бактерии разлагают органические кислоты, углеводы, спирты до масляной кислоты.
Клубеньковые бактерии живут в корнях растений и питаются за счет органических веществ живого растения. Однако они связывают азот из воздуха и обеспечивают им растение. То есть в данном случае имеет место симбиоз. Другие гетеротрофные бактерии-симбионты обитают в пищеварительном аппарате животных, помогая переваривать пищу.
Существует много бактерий-паразитов. Такие бактерии живут в других живых организмах, питаются за их счет и наносят вред организму-хозяину.
В процессе дыхания происходит разрушение органических веществ с высвобождением энергии. Эта энергия в последствии тратится на различные процессы жизнедеятельности (например, на движение).
Эффективным способом получения энергии является кислородное дыхание. Однако некоторые бактерии могут получать энергию без кислорода. Таким образом, существуют аэробные и анаэробные бактерии.
Аэробным бактериям необходим кислород, поэтому они обитают в местах, где он есть. Кислород участвует в реакции окисления органических веществ до углекислого газа и воды. В процессе такого дыхания бактерии получают относительно большое количество энергии. Такой способ дыхания характерен для подавляющего числа организмов.
Анаэробные бактерии не нуждаются в кислороде для дыхания, поэтому могут обитать в бескислородной среде. Энергию они получают за счет реакции брожения. Данный способ окисления малоэффективен.
В большинстве случаев для бактерий характерно размножение путем деления их клетки надвое. Перед этим происходит удвоение кольцевой молекулы ДНК. Каждая дочерняя клетка получает одну из этих молекул и, следовательно, является генетической копией материнской клетки (клоном). Таким образом, для бактерий характерно бесполое размножение.
В благоприятных условиях (при достаточном количестве питательных веществ и благоприятных условиях окружающей среды) бактериальные клетки делятся очень быстро. Так от одной бактерии за сутки могут образоваться сотни миллионов клеток.
Хотя бактерии размножаются бесполым путем, в ряде случаев у них наблюдается так называемый половой процесс, который протекает в форме конъюгации. При конъюгации две разные бактериальные клетки сближаются, между их цитоплазмами устанавливается связь. Части ДНК одной клетки переходят во вторую, а части ДНК второй клетки — в первую. Таким образом, при половом процессе у бактерий происходит обмен генетической информации. Иногда при этом бактерии обмениваются не участками ДНК, а целыми молекулами ДНК.
Подавляющее большинство бактерий в неблагоприятных условиях образуют споры. Споры бактерий — это в основном способ переживания неблагоприятных условий и способ расселения, а не способ размножения.
При образовании споры цитоплазма бактериальной клетки сжимается, а сама клетка покрывается плотной толстой защитной оболочкой.
Споры бактерий сохраняют жизнеспособность в течении длительного времени и способны переживать очень неблагоприятные условия (крайне высокие и низкие температуры, высыхание).
Когда спора попадает в благоприятные условия, то происходит ее набухание. После этого защитная оболочка сбрасывается, и появляется обычная бактериальная клетка. Бывает, что при этом происходит деление клетки, и образуется несколько бактерий. То есть спорообразование сочетается с размножением.
Огромна роль бактерий в круговороте веществ в природе. В первую очередь это относится к бактериям гниения (сапрофитам). Их называют санитарами природы. Разлагая остатки растений и животных, бактерии превращают сложные органические вещества в простые неорганические (углекислый газ, воду, аммиак, сероводород).
Бактерии повышают плодородие почвы, обогащая ее азотом. В нитрифицирующих бактериях протекают реакции, в процессе которых из аммиака образуются нитриты, а из нитритов — нитраты. Клубеньковые бактерии способны усваивать атмосферный азот, синтезируя азотистые соединения. Они живут в корнях растений, образуя клубеньки. Благодаря этим бактериям, растения получают необходимые им азотистые соединения. В основном в симбиоз с клубеньковыми бактериями вступают бобовые растения. После их отмирания почва обогащается азотом. Это нередко используется в сельском хозяйстве.
В желудке жвачных животных бактерии разлагают целлюлозу, что способствует более эффективному пищеварению.
Велика положительная роль бактерий в пищевой промышленности. Многие виды бактерий используются для получения молочнокислых продуктов, сливочного масла и сыра, квашения овощей, а также в виноделии.
В химической промышленности бактерии используются при получении спиртов, ацетона, уксусной кислоты.
В медицине с помощью бактерий получают ряд антибиотиков, ферментов, гормонов и витаминов.
Однако бактерии могут приносить и вред. Они не просто портят продукты питания, но своими выделениями делают их ядовитыми.
Существуют бактерии-паразиты. Бактериальными болезнями являются тиф, чума, ангина, туберкулез, столбняк и многие другие. Люди заражают друг друга не только при контакте, но и через воду, окружающие предметы. Споры болезнетворных бактерий могут долго сохранять жизнеспособность, переживать весьма неблагоприятные условия. Поэтому проводятся различные мероприятия, направленные на уничтожение болезнетворных бактерий и их спор: химическая и ультрафиолетовая обработка помещений, проветривание, пастеризация, кипячение, стерилизация. От многих бактериальных болезней уже изобретены предохранительные прививки. Однако главной защитой является личная гигиена.
источник
Среди термофильных бактерий обнаружены формы с автотрофным типом питания. Они изучены, однако, чрезвычайно поверхностно. Этим микробам посвящены единичные работы, которые мы рассмотрим ниже в хронологическом порядке.
Одна из наиболее ранних работ по термофильным железобактериям была выполнена Миоши (Miyoschi, 1897). Он нашел в термах Японии, имеющих температуру 41—45°, железобактерии, образующие на дне водоемов массовые скопления гидрата окиси железа. Этот осадок имел ватообразную структуру и был окрашен в охряно-красный цвет.
Микроскопирование позволило обнаружить наличие в нем нитевидных бактерий с диаметром клеток 0.5—1.0 μ.
Внешний вид этих бактерий весьма напоминал Leptothrix ochraceae Kutz. Микрохимические реакции показали, что гидрат окиси железа откладывается не только вне клетки, но и в ее оболочке.
В осадках наблюдались также спирохетообразные клетки, похожие на Spirillum ferrugineum. Наряду с отмеченными организмами имелись более толстые нити, которые напоминали так называемые Psichochromium-образования.
Железобактерий типа Siderocapsa в водах с температурой 52—57° наблюдал Дюфренуа. Волкова (1939) отметила наличие бактерий из рода Gallionella в источниках пятигорской группы, но лишь в том случае, если температура воды не превышала 27—32°. В водах с более высокой температурой железобактерии отсутствовали совершенно.
В термах, содержащих сероводород, Миоши установил наличие серобактерий даже в том случае, если температура воды была почти 70°. По данным Миоши, скопления серобактерий имели нитевидную структуру, причем длина их варьировала в пределах 0.5—20 см. Аналогичные, но менее обстоятельные наблюдения несколько раньше были сделаны Мейером и Аренсом.
Оседание серы на данных нитях отмечалось лишь на дне неглубоких источников, имевших быстрое течение. В более глубоких водоемах сера оседала лишь на предметах, находившихся близко к поверхности воды. В стоячих водоемах, в силу слабой аэрации их воды, развития серобактерий не происходило.
Цвет осаждающейся серы отличался в зависимости от быстроты течения воды. В быстротекущих потоках он был слабожелтым, почти белым. В слабых потоках сера принимала более интенсивное желтое окрашивание. В разных участках одного и того же источника осаждающаяся сера, в зависимости от указанной обстановки, имела разный цвет.
Отмеченное нами явление зависит от того, что в медленных потоках формируются достаточно крупные кристаллы серы в ромбических октаэдрах или в моноклинических призмах, которые сильно преломляют свет.
В быстротекущих водах сера оседает в виде мелких аморфных частиц с примесью неполно образовавшихся призм. Они отражают световые лучи и определяют белый цвет налета. Между описанными нами крайними типами осаждений серы можно найти все переходные ступени. В частности, цвет осадка может быть изменен посторонними примесями. В быстрых потоках длина обрастаний достигает 20 см, в медленных — оно значительно меньше и не превышает 0.5—3 см. В ручейках длинные космы бактерий изящно извиваются по направлению движения воды.
В препаратах видно, что обрастания состоят из длинных нитей, образованных из ряда клеток. Сера аккумулируется во влагалищной слизи, имеющей вязкую консистенцию. Она растворяется в КОН и HCl, но не в воде. По внешнему виду бактериальная нить напоминает Leptothrix.
Отдельные клетки бактерии — изогнутые или вибрионообразные, имеют длину 6—28 μ, при ширине 1.4 μ. Они активно подвижны и имеют многочисленные перитрихиально расположенные жгуты.
Миоши на основании опытов приходит к заключению, что изученный им организм откладывает серу вне клетки. Процесс окисления H2S в серу (а, возможно, далее в H2SO4) имеет для этого микроба энергетическое значение. В другом источнике были обнаружены также нитевидные серобактерии, аналогичные только что описанным, но имевшие значительно меньшую ширину клеток (около 0.3 μ).
Более детально Миоши не изучал физиологии термофильных серобактерий. Нам представляется, что они весьма близки к бесцветным нитчатым серобактериям, найденным Разумовым (1932) в воде артезианского колодца под Москвой. Эта форма принадлежит к мезофилам и, по мнению Разумова, относится к семейству Beggiatoaceae.
В 1910 г. Георгевич (Georgewitch) описал спороносную бактерию Bac. thermophilus vranjensis, которая могла окислять сернистые соединения, откладывая серу в клетке. Микроб обладал способностью развиваться на органических средах.
По наблюдениям Дюфренуа, серобактерии рода Thiothrix растут в термах, имеющих температуру до 50°, а представители семейства Beggiatoaceae встречаются в более холодной воде.
Афанасьева-Кестер (1929), исследовавшая псекупские сероводородные источники под Краснодаром, находила в водах с температурой 40° Beggiatoa alba, В. leptomitiformis и В. minima. Первые две бактерии могли развиваться при более высокой температуре — до 50°.
Серобактерии и тионовокислые бактерии были обнаружены Эмото (Emoto, 1933) и Чурда (Czurda, 1935) в термах. Последний исследователь изучал горячие источники Словакии с температурой около 60—70° и содержащие сероводород. В воде с температурой 40° можно было обнаружить виды Beggiatoa и Chromatium. При более высокой температуре (48—58°) водоросли не развивались, но здесь имелись отложения серы. В них была богатая бактериальная флора, среди которой выделялись нити актиномицета и толстая спирилла. По месту, в котором она была выделена, данная спирилла была названа Чурда Thiospirillum pistipnse. Это — автотрофный микроб, окисляющий восстановленные соединения серы. Длина его клеток 14—22 μ, при ширине 1.2—2.0 μ. Клетки имеют слегка изогнутую форму. Оптимальная температура около 48°. Автор высказывает мысль, что Thiospirillum pistiense в анаэробных условиях восстанавливает сульфаты и серу в сероводород. Это нам кажется маловероятным.
В исследованной ассоциации имелся и другой компонент — серобактерия, описанная Чурда как два довольно близких варианта — Thiobacillus № 1 и Thiobacillus № 2. Это небольшие палочки (0.5 X 1.0 μ), весьма похожие на Thiobacillus therminatus Emoto. Они встречаются в водах с температурой около 60° и по типу питания причислялись автором к автотрофным организмам.
Егорова (1936), исследовавшая горячие источники в Брагунах, отметила нахождение в них серобактерий при температуре около 80°. Волкова (1939) установила нахождение серобактерий из рода Thiobacillus в горячих источниках пятигорской группы при температуре воды около 60°, а при более низкой температуре находила виды Thiothrix, Thioploca, Chromatium и Beggiatoa.
Мезофильные бактерии, приспосабливаясь к жизни при повышенной температуре, могут заметно менять свойственные им признаки. Это довольно красочно выявлено в исследовании Волковой, которая нашла в термах бактерии, весьма сходные с Thiobacillus thiooxydans Waksmann. Однако термофильные варианты, окисляя тиосульфаты, выделяли элементарную серу как в клетке, так и вне ее, что несвойственно мезофильным формам. Между отмеченными бактериями были и другие довольно существенные различия.
Родина (1945) в горячих источниках Таджикистана находила серобактерии типа Thiobacillus thioparus, если температура воды не превышала 60°. Не исключена возможность, что эти бактерии были аналогами форм, отмеченных Волковой.
Очевидно, что некоторые серобактерии все же могут развиваться при более высоких температурах, чем приведенные. В то же время отдельные роды плохо приспособляются к повышенной температуре. Так, например, до сих пор в термах не найдены теплолюбивые представители рода Thiophysa.
Следует указать, что представители одного и того же рода далеко не одинаково адаптируются к повышенной температуре. Это хорошо видно из данных Миоши. Весьма нередко развитие тех или иных микроорганизмов определяет не температура, а химический состав воды.
Переходя к вопросу о термофильных нитрификаторах, мы остановимся на работе Кампбелл (Campbell, 1932), которая довольно часто цитируется в литературе. Кампбелл описала термофильную бактерию Nitrosollacillus thermophilus, окисляющую аммиак до нитритов. Бактерия была получена из обогатительной минеральной среды, зараженной почвой, причем изоляция ее производилась микроманипулятором.
Организм оказался типичным термофилом с положением температурного оптимума около 55—60° и минимума около 40°. Температура в 100° не убивала его спор за 8 часов. Лишь стерилизация при 120° в течение 6 минут приводила к гибели культуры. Бактерия представляла собой облигатно аэробную подвижную спороносную палочку, расположенную одиночно или в цепочках. Терминальные споры превосходят диаметр клетки. Размер клеток 1—2 μ х 3.8—8.0 μ. Окраска по Граму положительная. На минеральной агаровой среде бактерия дает небольшие белые колонии. Окислительная способность бактерии весьма невелика. На 1 л среды образуется 4—5 мг нитритов. Наиболее благоприятно реакция протекает в щелочной зоне.
Бактерия растет на всех общепринятых питательных средах, но на некоторых из них ее нитрификационная способность ослабляется. К сильным ингибиторам должна быть отнесена глюкоза.
Кампбелл утверждает, что окисление аммиака является для бактерии энергетической реакцией. Сообщение Кампбелл было опубликовано 16 лет назад и носило предварительный характер. Весьма краткое изложение фактов не позволяло критически оценить напечатанный материал. Тем не менее с основным выводом автора согласиться нельзя. В данном случае вряд ли имелся автотрофный организм, живущий за счет энергии, получаемой при окислении солей аммония. Количество накопляющихся в среде нитритов весьма мало, и организм за счет окислительной реакции существовать не может. Очевидно, Nitrosobacillus thermophilus является олигонитрофильной бактерией, у которой слабое окисление аммиака является побочной реакцией. Мезофильные бактерии с подобными свойствами были описаны многими исследователями.
К типичным нитрификаторам Nitrosobacillus thermophilus отнесен быть не может.
Имеющийся у нас оригинальный материал позволяет заключить, что автотрофные тарификаторы, вызывающие первую фазу процесса, не могут развиваться выше 50°. Бактерии второй фазы нитрификации перестают развиваться при более низкой температуре.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
источник