Vi khuẩn là một khái niệm quen thuộc với mọi người. Nhận pho mát và sữa chua, thuốc kháng sinh, xử lý nước thải - tất cả những điều này đều có thể thực hiện được nhờ các sinh vật vi khuẩn đơn bào. Hãy để hiểu rõ hơn về họ.
Vi khuẩn là ai?
Đại diện của vương quốc động vật hoang dã này là nhóm sinh vật nhân sơ duy nhất - những sinh vật có tế bào thiếu nhân. Nhưng điều này không có nghĩa là chúng hoàn toàn không chứa thông tin di truyền. Các phân tử DNA tự do trong tế bào chất của tế bào và không được bao bọc bởi màng.
Vì kích thước của chúng rất siêu nhỏ - lên đến 20 micron, vi khuẩn được nghiên cứu bởi khoa học vi sinh. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng sinh vật nhân sơ có thể là đơn bào hoặc hợp nhất thành khuẩn lạc. Chúng có cấu trúc khá sơ khai. Ngoài nhân, vi khuẩn thiếu tất cả các loại plastids, phức hợp Golgi, EPS, lysosome và ty thể. Nhưng mặc dù vậy, tế bào vi khuẩn vẫn có thể thực hiện các quá trình sống quan trọng nhất: hô hấp kỵ khí mà không cần sử dụng oxy, dinh dưỡng dị dưỡng và tự dưỡng, sinh sản vô tính và hình thành nang khi gặp điều kiện bất lợi.điều kiện.
Lớp vi khuẩn
Việc phân loại dựa trên các tính năng khác nhau. Một trong số đó là hình dạng của các ô. Vì vậy, Vibrio có dạng dấu phẩy, cầu khuẩn - một hình tròn. Xoắn khuẩn có dạng xoắn ốc và trực khuẩn có dạng hình que.
Ngoài ra, vi khuẩn được kết hợp thành nhóm tùy thuộc vào đặc điểm cấu trúc của tế bào. Những con thật có thể hình thành một viên nang nhầy nhụa xung quanh tế bào của chúng và được trang bị lông roi.
Vi khuẩn lam, hay tảo lục lam, có khả năng quang hợp và cùng với nấm, là một phần của địa y.
Nhiều loài vi khuẩn có khả năng cộng sinh - chung sống cùng có lợi của các sinh vật. Các chất cố định nitơ lắng đọng trên rễ của cây họ đậu và các cây khác, tạo thành các nốt sần. Có thể dễ dàng đoán được vi khuẩn nốt sần thực hiện chức năng gì. Chúng chuyển đổi nitơ trong khí quyển, rất cần thiết cho thực vật phát triển.
Phương pháp ăn
Sinh vật nhân sơ là một nhóm sinh vật có khả năng tiếp cận với tất cả các loại thức ăn. Vì vậy, vi khuẩn xanh và tím kiếm ăn tự dưỡng, nhờ năng lượng mặt trời. Do sự hiện diện của plastids, chúng có thể được sơn với nhiều màu sắc khác nhau, nhưng chúng nhất thiết phải chứa chất diệp lục. Quang hợp của vi khuẩn và thực vật về cơ bản là khác nhau. Trong vi khuẩn, nước không phải là thuốc thử cần thiết. Chất cho điện tử có thể là hydro hoặc hydro sunfua, vì vậy oxy không được giải phóng trong quá trình này.
Một nhóm lớn vi khuẩn kiếm ăn theo cách dị dưỡng, tức là các chất hữu cơ làm sẵn. Những sinh vật như vậy sử dụng phần còn lại của sinh vật chết để làm thực phẩm vàsản phẩm cuộc sống của họ. Vi khuẩn thối rữa và lên men có khả năng phân hủy tất cả các chất hữu cơ đã biết. Những sinh vật như vậy còn được gọi là sinh vật nhân sơ.
Một số vi khuẩn thực vật có thể cộng sinh với các sinh vật khác: cùng với nấm, chúng là một phần của địa y, vi khuẩn nốt sần cố định đạm cùng tồn tại cùng có lợi với rễ của cây họ đậu.
Chemotrophs
Chemotrophs là một nhóm thực phẩm khác. Đây là một loại dinh dưỡng tự dưỡng, trong đó, thay vì năng lượng mặt trời, năng lượng của các liên kết hóa học của các chất khác nhau được sử dụng. Vi khuẩn cố định nitơ là một trong những sinh vật như vậy. Chúng oxy hóa một số hợp chất vô cơ, đồng thời cung cấp cho mình lượng năng lượng cần thiết.
Vi khuẩn cố định nitơ: môi trường sống
Các vi sinh vật có khả năng chuyển hóa các hợp chất nitơ cũng kiếm ăn theo cách tương tự. Chúng được gọi là vi khuẩn cố định nitơ. Mặc dù thực tế là vi khuẩn sống ở khắp mọi nơi, nhưng môi trường sống của loài đặc biệt này là đất, hay đúng hơn là rễ của cây họ đậu.
Tòa nhà
Chức năng của vi khuẩn nốt sần là gì? Đó là do cấu trúc của chúng. Vi khuẩn cố định nitơ có thể nhìn thấy rõ ràng bằng mắt thường. Định cư trên rễ của cây họ đậu và ngũ cốc, chúng xâm nhập vào cây trồng. Trong trường hợp này, chất đặc được hình thành, bên trong quá trình trao đổi chất diễn ra.
Cần phải nói rằng vi khuẩn cố định nitơ thuộc nhóm tương sinh. Sự chung sống của chúng với các sinh vật khác là đôi bên cùng có lợi. TẠITrong quá trình quang hợp, cây tổng hợp đường glucoza cacbohydrat cần thiết cho các quá trình sống. Vi khuẩn không có khả năng thực hiện quá trình này, vì vậy đường làm sẵn được lấy từ các loại đậu.
Thực vật cần nitơ để sống. Có khá nhiều chất này trong tự nhiên. Ví dụ, hàm lượng nitơ trong không khí là 78%. Tuy nhiên, ở trạng thái này, cây không có khả năng hấp thụ chất này. Vi khuẩn cố định nitơ hấp thụ nitơ trong khí quyển và chuyển nó thành dạng thích hợp cho cây trồng.
Hiệu suất
Chức năng của vi khuẩn cố định nitơ là gì có thể thấy trên ví dụ về vi khuẩn hóa dưỡng azospirillum. Sinh vật này sống trên rễ của ngũ cốc: lúa mạch hoặc lúa mì. Nó được gọi là hàng đầu trong số các nhà sản xuất nitơ. Trên một ha đất, anh ta có thể cho 60 kg nguyên tố này.
Vi khuẩn cố định đạm của cây họ đậu, chẳng hạn như rhizobitum, sinorhizobiums và những loài khác, cũng là những "công nhân" giỏi. Họ có thể làm giàu một ha đất bằng lượng nitơ nặng tới 390 kg. Những cây họ đậu lâu năm là nơi sinh sống của những người chiến thắng sự hình thành nitơ, chúng có năng suất lên đến 560 kg trên một ha đất canh tác.
Quy trình sống
Tất cả các vi khuẩn cố định nitơ tùy theo đặc điểm của quá trình sống đều có thể kết hợp thành hai nhóm. Nhóm đầu tiên là nitrat hóa. Thực chất của quá trình trao đổi chất trong trường hợp này là một chuỗi biến đổi hóa học. Amoni, hoặc amoniac, được chuyển đổi thành nitrit - muối của axit nitric. Đến lượt mình, nitrit được chuyển thành nitrat,cũng là muối của hợp chất này. Ở dạng nitrat, nitơ được hệ thống rễ cây hấp thụ tốt hơn.
Nhóm thứ hai được gọi là bộ khử nitơ. Chúng thực hiện quá trình ngược lại: nitrat chứa trong đất được chuyển thành nitơ ở thể khí. Đây là cách chu trình nitơ xảy ra trong tự nhiên.
Các quá trình của cuộc sống cũng bao gồm quá trình sinh sản. Nó xảy ra bằng cách phân chia tế bào thành hai. Ít thường xuyên hơn - bằng cách chớm nở. Đặc trưng cho vi khuẩn và quá trình hữu tính, được gọi là tiếp hợp. Trong trường hợp này, việc trao đổi thông tin di truyền diễn ra.
Vì hệ thống rễ tiết ra nhiều chất có giá trị nên rất nhiều vi khuẩn sẽ bám trên đó. Chúng chuyển hóa xác bã thực vật thành những chất mà cây trồng có thể hấp thụ được. Kết quả là, lớp đất xung quanh có được những đặc tính nhất định. Nó được gọi là rhizosphere.
Con đường để vi khuẩn xâm nhập vào chân răng
Có một số cách để đưa tế bào vi khuẩn vào các mô của hệ thống rễ. Điều này có thể xảy ra do tổn thương các mô liên kết hoặc ở những nơi mà tế bào rễ còn non. Vùng lông hút của rễ cũng là con đường cho các chất hóa dưỡng xâm nhập vào cây. Hơn nữa, các chân lông bị nhiễm trùng và do kết quả của sự phân chia tích cực của các tế bào vi khuẩn, các nốt sần được hình thành. Các tế bào xâm nhập tạo thành các sợi lây nhiễm tiếp tục quá trình xâm nhập vào các mô thực vật. Với sự trợ giúp của một hệ thống dẫn điện, các nốt vi khuẩn được kết nối với chân răng. Theo thời gian, một chất đặc biệt xuất hiện trong chúng -legoglobin.
Vào thời điểm biểu hiện hoạt động tối ưu, các nốt sần có màu hồng (do sắc tố legoglobin). Chỉ những vi khuẩn có chứa legoglobin mới có thể cố định nitơ.
Tầm quan trọng của sinh vật hóa học
Mọi người từ lâu đã nhận thấy rằng nếu bạn đào những cây họ đậu bằng đất, thì mùa màng ở nơi này sẽ tốt hơn. Thực chất bản chất không nằm ở quá trình cày cuốc. Đất như vậy được làm giàu nitơ hơn, rất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật.
Nếu chiếc lá được gọi là nhà máy ôxy, thì vi khuẩn cố định nitơ đúng ra có thể được gọi là nhà máy sản xuất nitrat.
Ngay cả trong thế kỷ 19, các nhà khoa học đã thu hút sự chú ý đến khả năng tuyệt vời của cây họ đậu. Do thiếu kiến thức, chúng chỉ được coi là thực vật và không liên quan đến các sinh vật khác. Người ta cho rằng lá có thể cố định nitơ trong khí quyển. Trong các thí nghiệm, người ta thấy rằng các cây họ đậu mọc trong nước sẽ mất khả năng này. Trong hơn 15 năm, câu hỏi này vẫn là một bí ẩn. Không ai đoán rằng tất cả những điều này được thực hiện bởi vi khuẩn cố định nitơ, môi trường sống của chúng chưa được nghiên cứu. Hóa ra vật chất nằm trong sự cộng sinh của các sinh vật. Chỉ cùng với các loại đậu và vi khuẩn mới có thể tạo ra nitrat cho cây trồng.
Hiện các nhà khoa học đã xác định được hơn 200 loài thực vật không thuộc họ đậu nhưng có khả năng cộng sinh với vi khuẩn cố định đạm. Khoai tây, lúa miến, lúa mì cũng có những đặc tính quý giá.
