Какое дыхание характерно для бактерий брожения

По типу питания все известные живые организмы делятся на два больших вида: гетеро- и автотрофы. Отличительной особенностью последних является их способность к самостоятельному построению новых элементов из углекислоты и других неорганических веществ.

ⓘ Денитрифицирующие бактерии

Денитрифицирующие бактерии — бактерии, восстанавливающие нитраты до молекулярного азота. К ним относятся представители более 150 видов из 50 родов, не образующие какой-либо особой таксономической единицы. Все денитрифицирующие бактерии — факультативные анаэробы и могут окислять органическое вещество за счёт кислорода воздуха, но, попадая в анаэробные условия, они используют кислород нитратов как акцептор электрона.

Выращивают денитрифицирующие бактерии на питательных средах с нитратами и индикатором, меняющим цвет при восстановлении нитратов в среде. Распространены в почве, воде и грунте водоёмов.

Функции почвенных бактерий

Бактерии выполняют важные функции в почве, разлагая органические остатки из ферментов, секретируемых в почве. Есть четыре основные функциональные группы почвенных бактерий.

  1. Decomposers (деструкто­ры) — бактерии, которые потребляют простые сахариды и соединения углеро­да, такие как корневые выделения и свежие расти­тельные остатки.
  2. Mutualists — бактерии, фор­мирующие партнерские отношения с растениями; пример: ризобии — азот-фиксирующие бактерии.
  3. Lithotrophs (хемоавтотрофы) — бактерии, которые получают энергии» из соединений азота, серы, железа или водорода, а не из углеродных соединений.
  4. Бактерии также могут быть патогенами для рас­тений.

Бактерии в почве преобразо­вывают энергию органического вещества в формы, полезные для остальных организмов. Ряд бактерий деструкторов (Decomposers) могут разрушать осnатки пестицидов и некоторые дру­гие загрязняющие вещества в почве. Эти бактерии осо­бенно важны для иммобили­зации или сохранения пита­тельных веществ, тем самым предотвращая потери пита­тельных веществ, таких как азот из корневой зоны. Бактерии всех четырех групп выполняют важные функ­ции, связанные с динамикой воды, круговоротом пита­тельных веществ и противо­стоянием болезням.

Функции почвенных бактерий

Азотфиксирующие бактерии (ризобии) образуют симбиотические ассоциации с кор­нями бобовых. Ризобии являются грамотрицательными бактериями. Создаются видимые глазу узелки в местах, где бактерии заражают растущий корень растения. Растение поставля­ет простые сахара к бактери­ям, а бактерии преобразовы­вают атмосферный азот из воздуха в нитратную и аммо­нийную формы, которые растение может использо­вать. Когда листья или корни растения разлагаются, количество азота в почве увели­чивается.

Для фиксации бак­териями атмосферного азота нужны анаэробные условия. Нитрифицирующие бакте­рии сначала превращают аммоний в нитрит, а затем в нитрат, который является предпочтительной формой азота для большинства про­пашных культур. Нитрифицирующие бакте­рии нужны почвам с чрез­мерной аэрацией. Нитрат легко выщелачивается из почвы, поэтому некоторые фермеры используют инги­биторы нитрификации для понижения активности нитрифицирующих бакте­рий. Денитрифицирующие бактерии превращают нитра­ты в атмосферный азот или закись азота.

Читайте также:  COVID-19: все, что необходимо знать про коронавирус

Хозяйственное значение бактерий гниения и брожения

Многие бактерии гниения вызывают порчу продуктов питания. Поэтому скоропортящиеся продукты хранят в холодильниках (при низкой температуре жизнедеятельность бактерий понижается).Обратите внимание! Поскольку бактерии не могут жить без воды и погибают в растворах соли и сахара, продукты сушат, солят, маринуют, засахаривают, консервируют, коптят. При консервировании плотно закрытые банки нагревают. При этом погибают не только бактерии, но и их споры. Поэтому консервы сохраняются долгое время.

Бактерии портят сено в стогах, если оно недостаточно хорошо высушено. Есть бактерии, которые портят рыболовные сети, редчайшие рукописи и книги в книгохранилищах. Для предохранения книг от порчи их окуривают сернистым газом.

С бактериями брожения связано скисание молока, фруктовых и ягодных соков. При этом молоко превращается в простоквашу, а соки — в жидкость с большим содержанием уксуса.

Молоко для сохранения кипятят, стерилизуют (уничтожают бактерий), хранят в холодильнике, а соки для длительного хранения, как правило, консервируют в герметически закупоренных банках или специальных упаковках.

Функции почвенных бактерий

Молочнокислые бактерии при брожении превращают сахар в молочную кислоту, которая угнетает жизнедеятельность гнилостных бактерий. Это свойство бактерий брожения человек применяет при квашении капусты, солении огурцов, получении из молока различных молочнокислых продуктов (сметаны, творога, сыра и др.); образовании силоса из кукурузы и других сочных растений.

Некоторые бактерии брожения живут в кишечнике человека и зверей и способствуют перевариванию пищи. К таким бактериям относится, например, кишечная палочка.

Некоторые почвенные бактерии способны поглощать азот из воздуха, используя его в процессах жизнедеятельности.

Эти азотофиксирующие бактерии живут самостоятельно или поселяются в корнях бобовых растений. Проникнув в корни бобовых, эти бактерии вызывают разрастание клеток корней и образование на них клубеньков. Такие бактерии называют клубеньковыми.

Клубеньки белого люпина

Клубеньковые бактерии внутри клубенька

Функции почвенных бактерий

Эти бактерии выделяют азотные соединения, которые используют растения. От растений бактерии получают углеводы и минеральные соли. Таким образом, между бобовым растением и клубеньковыми бактериями существует тесная связь, полезная как одному, так и другому организму. Это явление называется симбиоз (от греческого слова симбиозис — «совместная жизнь»).Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями бобовые растения обогащают почву азотом, способствуя повышению урожая.

Дыхание бактерий : Farmf | литература для фармацевтов

Дыхание бактерий

Дыхание бактерий (биологическое окисление) основано на окислительно-восстановительных реакциях, идущих с образованием АТФ-универсального аккумулятора химической энергии. Энергия необходима микробной клетке для ее жизнедеятельности.

Дыхание бактерий включает процессы окисления и восстановления: – окисление – отдача донорами (молекулами или атомами) водорода или электронов;

– восстановление – присоединение водорода или электронов к акцептору.

Читайте также:  Инструкция по применению ноотропила, отзывы врачей

Дыхание бактерий подразделяется на виды:

– аэробное – акцептором водорода или электронов может быть молекулярный кислород – анаэробное – акцептором водорода или электронов может быть нитрат, сульфат или фумарат (дыхание нитратное, сульфатное, фумаратное).

Анаэробиоз (от греч. аег – воздух + bios – жизнь) – жизнедеятельность, протекающая при отсутствии свободного кислорода. Если донорами и акцепторами водорода являются органические соединения, то такой процесс называется брожением.

При брожении происходит ферментативное расщепление органических соединений, преимущественно углеводов, в анаэробных условиях. С учетом конечного продукта расщепления углеводов различают спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое и другие виды брожения.

По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на три основные группы: облигатные, т.е. обязательные, аэробы, облигатные анаэробы и факультативные анаэробы.

Облигатные аэробы могут расти только при наличии кислорода. Облигатные анаэробы (клостридии ботулизма, газовой гангрены, столбняка, бактероиды и др.) растут только на среде без кислорода, который для них токсичен.

При наличии кислорода бактерии образуют перекисные радикалы кислорода, в том числе перекись водорода и супероксид-анион кислорода, токсичные для облигатных анаробных бактерий, поскольку они не образуют соответствующие инактивирующие ферменты.

Аэробные бактерии инактивируют перекись водорода и супероксид-анион соответствующими ферментами (каталазой, пероксидазой и супероксиддисмутазой).

Факультативные анаэробы могут расти как при наличии, так и при отсутствии кислорода, поскольку они способны переключаться с дыхания в присутствии молекулярного кислорода на брожение в его отсутствие.

Факультативные анаэробы способны осуществлять анаэробное дыхание, называемое нитратным: нитрат, являющийся акцептором водорода, восстанавливается до молекулярного азота и аммиака.

Среди облигатных анаэробов различают аэротолерантные бактерии, которые сохраняются при наличии молекулярного кислорода, но не используют его.

Для выращивания анаэробов в бактериологических лабораториях применяют анаэростаты – специальные емкости, в которых воздух заменяется смесью газов, не содержащих кислорода. Воздух можно удалять из питательных сред путем кипячения, с помощью химических адсорбентов кислорода, помещаемых в анаэростаты или другие емкости с посевами.

Дыхание бактерий : Farmf | литература для фармацевтов

Дыхание бактерий относится к реакциям катаболизма. В результате дыхания происходит расщепление сложных молекул до простых с выделением энергии, которая запасается в молекулах АТФ (КПД около 40%).

АДФ + Ф + Е = АТФ

Процесс дыхания – это реакция окисления углеводов, которая может происходить в бескислородных условиях – анаэробный тип дыхания или гликолиз, и в присутствии кислорода – аэробный тип дыхания или окислительное фосфорилирование.

По типу дыхания бактерии делятся на аэробные и анаэробные. Существуеют бактерии облигатные ааэробы – растут только в присутствии кислорода (например микобактерии туберкулеза). Облигатные анаэробы растут только в бескислородных условиях (например возбудитель ботулизма). Факультативные анаэробы могут расти как в кислородной, так и бескислородной среде (кишечная палочка).

Микроаэрофилы – им требуется для своего роста низкая концентрация кислорода (гемофильная палочка).

Брожение не является в полном смысле дыханием – это субстратное фосфорилирование углеводов или гликолиз с образованием пирувата и последующим превращением его в конечные продукты брожения – органические кислоты и спирты.

Читайте также:  Симптомы и методы лечения цитомегаловирусной инфекции у детей

В результате гликолиза из 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ.

Аэробный тип дыхания или окислительное фосфорилирование

Глюкоза- окислительное фисфирилирование- 38АТФ + 6СО2 + 6Н2О

Анаэробный тип дыхания. Схема та же, что при аэробном, но акцептором электронов служат нитриты, либо нитраты, либо фосфаты.

Факультативные анаэробы при отсутствии кислорода получают АТФ с помощью брожения.

Молекулы образовавшегося АТФ участвуют в синтезе органических соединений, отдавая свою энергию и првращаясь в АДФ

А + В + АТФсинтез АВ + АДФ + Ф

Факультативные анаэробы могут размножаться как в присутствии, так и в отсутствие молекулярного кислорода (большинство патогенных и сапрофитных микробов).

Облигатные анаэробы — бактерии, для которых наличие молекулярного кислорода является вредным, задерживающим рост фактором (кл остри дни столбняка, анаэробной инфекции, ботулизма и др.).

Внешнее строение

Клетка бактерии одета особой плотной оболочкой — клеточной стенкой, которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт бактерии постоянную, характерную для неё форму. Клеточная стенка бактерии напоминает оболочку растительной клетки. Она проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи — капсула. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой. Капсула — не обязательная часть клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она предохраняет бактерию от высыхания.

На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превышать разметы тела бактерии. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.

Что такое запуск аквариума

Если бы не было полезных бактерий, выполняющих природную очистку аквариума, то рыбы и другие обитатели не смогли бы выживать в загрязненной воде долго. Они бы просто отравились токсичными веществами собственных испражнений, остатков корма, опустившихся на дно и отравляющих воду. Опаснейшими веществами, выделяющимися от испражнений рыб, являются аммиак, а также фосфаты, азот и другие неорганические соединения.

В аквариум заселяют бактерии-нитрификаторы, которые входят в состав специальных растворов и порошков, выпускаемых торговой маркой Sera. Фирма также является производителем аквариумов, фильтрующих систем и других необходимых вещей для аквариумистов и любителей террариумов.

Бактериям для жизни необходимо комфортное место обитания. Этим местом является грунт, на котором они образовывают свои колонии. Живые бактерии, содержащиеся в препаратах Sera, запускаются в новый и пока не заселенный другими животными аквариум искусственным путем.

Что такое запуск аквариума

Но не стоит осуществлять запуск бактерий в пустой аквариум, ведь им нужна питательная среда. Для начала необходимо поселить в него несколько неприхотливых рыб, а после того, как бактерии размножатся (около 2 недель), заселить остальных.