Com s'organitzen i es duen a terme els processos vitals dels bacteris que sintetitzen diverses substàncies? Per respondre aquestes preguntes, cal entendre una sèrie de conceptes biològics.
Treus característiques dels bacteris
Primer, anem a esbrinar qui són els bacteris. Aquest és tot el regne de la vida salvatge. Són organismes unicel·lulars de mida microscòpica que no tenen nucli. Però això no vol dir que els bacteris generalment no tinguin estructures responsables de la transmissió de la informació hereditària. Només té una organització més primitiva. Són molècules d'ADN circulars que es concentren en una part específica del citoplasma anomenada nucleoide.
L'essència de la nutrició autòtrofa
Els bacteris quimiosintètics, exemples dels quals es parlaran al nostre article, produeixen de manera independent substàncies orgàniques. Són autòtrofs, com les plantes. No obstant això, aquests últims utilitzen l'energia de la llum solar per a això. La presència de plastids verds dels cloroplasts els permet dur a terme el procés de la fotosíntesi. La seva essència rau en la formació d'hidrats de carboni de glucosasubstàncies inorgàniques: aigua i diòxid de carboni. Un altre producte d'aquesta reacció química és l'oxigen. Els bacteris també són autòtrofs. Però no necessiten la llum solar per obtenir energia. Realitzen un procés diferent: la quimiosíntesi.
Què és la quimiosíntesi
La quimiosíntesi és el procés de formació de substàncies orgàniques a causa de l'aparició de reaccions redox. A la natura només la porten a terme procariotes. Els bacteris quimiosintètics poden utilitzar compostos de sofre, nitrogen i ferro per sintetitzar substàncies orgàniques. Això allibera energia, que s'acumula primer en enllaços ATP, després de la qual cosa pot ser utilitzada per les cèl·lules bacterianes.
Bacteris quimiosintètics: hàbitat
Com que la vida dels quimiòtrofs no depèn de la presència de la llum solar, la seva àrea de distribució és força àmplia. Per exemple, els bacteris del sofre poden viure a grans profunditats, sent de vegades els únics representants dels éssers vius. L'hàbitat d'aquests procariotes és sovint el sòl, les aigües residuals i els substrats rics en determinats compostos químics.
Bacteris del ferro
Els bacteris quimiosintètics inclouen procariotes que canvien la composició dels compostos de ferro. Van ser descoberts pel microbiòleg rus Sergei Nikolaevich Vinogradsky l'any 1950. Aquest tipus de bacteris durant la reacció d'oxidació canvia l'estat d'oxidació del ferro, fent-lo trivalent. Viuen en aigües dolces i salades. A la natura, duen a terme el cicle del ferronatura, i a la indústria s'utilitzen per produir coure pur. Aquest tipus de bacteris també pertany als litoautòtrofs, capaços de sintetitzar alguns elements de les seves cèl·lules a partir de l'àcid carbònic.
Bacteris del sofre
Els bacteris, substàncies quimiosintetitzants a partir de compostos de sofre, poden existir per separat al fons de les masses d'aigua o formar una simbiosi amb mol·luscs i invertebrats marins. Utilitzen sulfur d'hidrogen, sulfurs, àcids tiònics o sofre molecular com a font d'oxidació. Aquest tipus de bacteris va ser l'objecte principal en el descobriment i l'estudi del procés de la quimiosíntesi. Aquest grup de procariotes també inclou alguns procariotes fototròfics. Per exemple, com ara bacteris de sofre morats o verds.
Bacteris nitrificants
Els bacteris nitrificants s'instal·len a les arrels de les plantes lleguminoses. Els procariotes quimiosintètics d'aquest grup oxiden l'amoníac a àcid nítric. Aquesta reacció es realitza en diverses etapes amb la formació de substàncies intermèdies. També hi ha bacteris fixadors de nitrogen al sòl. Viuen a les arrels de les lleguminoses. Penetrant als teixits de l'òrgan subterrani, formen engrossiments característics. Dins d'aquestes formacions, es crea un entorn favorable per al flux de la quimiosíntesi. La simbiosi de plantes amb bacteris nòduls és mútuament beneficiosa. Els primers proporcionen als procariotes matèria orgànica obtinguda durant la fotosíntesi. Els bacteris, en canvi, són capaços de fixar el nitrogen atmosfèric i convertir-lo en una forma accessibleplantes.
Per què és tan important aquest procés? En efecte, a l'atmosfera, la concentració de nitrogen és força elevada i arriba al 78%. Però d'aquesta forma, les plantes no poden absorbir aquesta substància. Les plantes necessiten nitrogen per al desenvolupament de les arrels. En aquesta situació, els bacteris nòduls vénen al rescat, que el converteixen en forma de nitrat i amoni.
Bacteris Thion
Els procariotes Thion també són bacteris quimiosintètics. La seva font d'energia són diversos compostos de sofre. Aquest tipus de bacteris els redueix a àcid sulfúric. Aquesta reacció va acompanyada d'una disminució important del pH del medi. Els bacteris tiònics pertanyen al grup dels acidòfils. Aquests inclouen organismes que poden sobreviure en condicions d' alta acidesa. Aquestes condicions són típiques dels pantans. Juntament amb les tianàcies, aquest grup està format per bacteris làctics i acètics, flagel·lats i rotífers.
Bacteris de l'hidrogen
Aquests tipus de procariotes són habitants del sòl. Oxiden l'hidrogen molecular a aigua amb l'alliberament d'energia. Aquests bacteris també s'inclouen al grup dels termòfils. Això vol dir que són capaços de sobreviure a altes temperatures, que poden arribar als 50 graus centígrads. Aquesta capacitat dels bacteris d'hidrogen es deu al fet que segreguen enzims especials que funcionen fins i tot en aquestes condicions.
Rolbacteris quimiosintètics
Els quimiòtrofs tenen un paper important en els complexos processos de transformació i circulació de les substàncies químiques corresponents a la natura. Com que el sulfur d'hidrogen i l'amoníac són substàncies força tòxiques, cal neutralitzar-les. Això també el porten a terme els bacteris quimiotròfics. En el transcurs de les transformacions químiques, es formen substàncies necessàries per a altres organismes, cosa que fa possible el seu creixement i desenvolupament normals. Grans dipòsits de minerals de ferro i manganès al fons dels mars i dels pantans sorgeixen a causa de l'activitat dels quimiòtrofs. És a dir, els bacteris del ferro.
L'home ha après a utilitzar les propietats úniques dels quimiòtrofs en les seves activitats. Per exemple, amb l'ajuda dels bacteris del sofre netegen les aigües residuals del sulfur d'hidrogen, protegeixen les canonades metàl·liques i de formigó de la corrosió i els sòls de l'acidificació.
Per tant, els bacteris quimiosintètics són procariotes especials capaços de dur a terme reaccions químiques adequades en condicions anaeròbiques. Aquests organismes oxiden les substàncies. L'energia que s'allibera en aquest cas s'emmagatzema primer en enllaços ATP, i després s'utilitza per dur a terme processos vitals. Els principals són bacteris fixadors de ferro, sofre i nitrogen. Viuen tant a l'aigua com al sòl. Els quimiòtrofs són un enllaç indispensable en el cicle de les substàncies, proporcionen als organismes vius les substàncies necessàries i són molt utilitzats pels humans en les seves activitats econòmiques i industrials.
