¿Cómo se organizan y llevan a cabo los procesos vitales de las bacterias que quimiosintetizan diversas sustancias? Para responder a estas preguntas, debe comprender una serie de conceptos biológicos.
Rasgos característicos de las bacterias
Primero, averigüemos quiénes son las bacterias. Este es todo el reino de la vida salvaje. Son organismos unicelulares de tamaño microscópico que carecen de núcleo. Pero esto no significa que las bacterias en general no tengan estructuras responsables de la transmisión de la información hereditaria. Simplemente tiene una organización más primitiva. Estas son moléculas circulares de ADN que se concentran en una parte específica del citoplasma llamada nucleoide.
La esencia de la nutrición autótrofa
Las bacterias quimiosintéticas, cuyos ejemplos se discutirán en nuestro artículo, producen sustancias orgánicas de forma independiente. Son autótrofos, como las plantas. Sin embargo, estos últimos utilizan la energía de la luz solar para ello. La presencia de plástidos verdes de los cloroplastos les permite llevar a cabo el proceso de fotosíntesis. Su esencia radica en la formación de carbohidratos de glucosa a partir desustancias inorgánicas - agua y dióxido de carbono. Otro producto de esta reacción química es el oxígeno. Las bacterias también son autótrofas. Pero no necesitan la luz del sol para obtener energía. Llevan a cabo un proceso diferente: la quimiosíntesis.
¿Qué es la quimiosíntesis?
La quimiosíntesis es el proceso de formación de sustancias orgánicas debido a la aparición de reacciones redox. Se lleva a cabo en la naturaleza solo por procariotas. Las bacterias quimiosintéticas pueden utilizar compuestos de azufre, nitrógeno y hierro para sintetizar sustancias orgánicas. Esto libera energía, que primero se acumula en los enlaces ATP, después de lo cual puede ser utilizada por las células bacterianas.
Bacterias quimiosintéticas: hábitat
Dado que la vida de los quimiotrofos no depende de la presencia de la luz solar, su área de distribución es bastante amplia. Por ejemplo, las bacterias del azufre pueden vivir a grandes profundidades, siendo en ocasiones las únicas representantes de los seres vivos allí. El hábitat de estos procariotas suele ser suelo, aguas residuales y sustratos ricos en ciertos compuestos químicos.
Bacterias del hierro
Las bacterias quimiosintéticas incluyen procariotas que cambian la composición de los compuestos de hierro. Fueron descubiertos por el destacado microbiólogo ruso Sergei Nikolaevich Vinogradsky en 1950. Este tipo de bacteria durante la reacción de oxidación cambia el estado de oxidación del hierro, haciéndolo trivalente. Viven en aguas dulces y saladas. En la naturaleza, realizan el ciclo del hierro ennaturaleza y en la industria se utilizan para producir cobre puro. Este tipo de bacteria también pertenece a los litoautótrofos, capaces de sintetizar algunos elementos de sus células a partir del ácido carbónico.
Bacterias del azufre
Las bacterias, sustancias que sintetizan químicamente a partir de compuestos de azufre, pueden existir por separado en el fondo de los cuerpos de agua o formar una simbiosis con moluscos e invertebrados marinos. Utilizan sulfuro de hidrógeno, sulfuros, ácidos tiónicos o azufre molecular como fuente de oxidación. Este tipo de bacteria fue objeto principal en el descubrimiento y estudio del proceso de quimiosíntesis. Este grupo de procariotas también incluye algunos procariotas fototróficos. Por ejemplo, como las bacterias de azufre púrpura o verde.
Bacterias nitrificantes
Las bacterias nitrificantes se asientan en las raíces de las leguminosas. Los procariotas quimiosintéticos de este grupo oxidan el amoníaco a ácido nítrico. Esta reacción se lleva a cabo en varias etapas con la formación de sustancias intermedias. También hay bacterias fijadoras de nitrógeno en el suelo. Viven en las raíces de las leguminosas. Al penetrar en los tejidos del órgano subterráneo, forman engrosamientos característicos. Dentro de tales formaciones, se crea un entorno favorable para el flujo de quimiosíntesis. La simbiosis de las plantas con las bacterias del nódulo es mutuamente beneficiosa. Los primeros proporcionan a los procariotas la materia orgánica obtenida durante la fotosíntesis. Las bacterias, por otro lado, son capaces de fijar nitrógeno atmosférico y convertirlo en una forma accesible paraplantas.
¿Por qué es tan importante este proceso? De hecho, en la atmósfera, la concentración de nitrógeno es bastante alta y asciende al 78%. Pero de esta forma, las plantas no pueden absorber esta sustancia. Las plantas necesitan nitrógeno para el desarrollo de las raíces. En esta situación, las bacterias del nódulo acuden al rescate y lo convierten en una forma de nitrato y amonio.
Bacterias tion
Los procariotas
Thion también son bacterias quimiosintéticas. Su fuente de energía son varios compuestos de azufre. Este tipo de bacteria los reduce a ácido sulfúrico. Esta reacción va acompañada de una disminución significativa del pH del medio. Las bacterias tiónicas pertenecen al grupo de las acidófilas. Estos incluyen organismos que pueden sobrevivir en condiciones de alta acidez. Tales condiciones son típicas de los pantanos. Junto con las thianaceae, este grupo está formado por bacterias del ácido láctico y acético, flagelados y rotíferos.
Bacterias del hidrógeno
Estos tipos de procariotas son habitantes del suelo. Oxidan hidrógeno molecular a agua con la liberación de energía. Dichas bacterias también se incluyen en el grupo de los termófilos. Esto significa que son capaces de sobrevivir a altas temperaturas, que pueden alcanzar los 50 grados centígrados. Esta capacidad de las bacterias del hidrógeno se debe al hecho de que secretan enzimas especiales que funcionan incluso en tales condiciones.
Rolbacterias quimiosintéticas
Los quimiotrofos desempeñan un papel importante en los complejos procesos de transformación y circulación de las sustancias químicas correspondientes en la naturaleza. Dado que el sulfuro de hidrógeno y el amoníaco son sustancias bastante tóxicas, es necesario neutralizarlos. Esto también lo llevan a cabo las bacterias quimiotróficas. En el curso de las transformaciones químicas, se forman sustancias necesarias para otros organismos, lo que hace posible su crecimiento y desarrollo normales. Grandes depósitos de minerales de hierro y manganeso en el fondo de los mares y pantanos surgen debido a la actividad de los quimiotrofos. Es decir, las bacterias del hierro.
El hombre ha aprendido a utilizar las propiedades únicas de los quimiotrofos en sus actividades. Por ejemplo, con la ayuda de las bacterias del azufre, limpian las aguas residuales del sulfuro de hidrógeno, protegen las tuberías de metal y hormigón de la corrosión y los suelos de la acidificación.
Entonces, las bacterias quimiosintéticas son procariotas especiales capaces de llevar a cabo reacciones químicas apropiadas en condiciones anaeróbicas. Estos organismos oxidan sustancias. La energía que se libera en este caso se almacena primero en enlaces ATP y luego se utiliza para llevar a cabo los procesos vitales. Las principales son las bacterias fijadoras de hierro, azufre y nitrógeno. Viven tanto en el agua como en el suelo. Los quimiotrofos son un eslabón indispensable en el ciclo de las sustancias, proporcionan a los organismos vivos las sustancias necesarias y son ampliamente utilizados por los humanos en sus actividades económicas e industriales.
