Автотрофы

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

Гетеротрофы получают органические вещества в готовом виде, с пищей. К гетеротрофам относятся животные, грибы и большинство бактерий.


Способы питания гетеротрофов
1. Хищники – убиваю 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.

Еще можно почитать

БОЛЬШЕ ИНФОРМАЦИИ: Способы питания живых организмов, Обмен веществ у растений, Фотосинтез, Хемосинтез, Энергетический обмен у гетеротрофов, Пять симбиозов
ЗАДАНИЯ ЧАСТИ 2: Гетеротрофы, Биотические факторы, Хищник-жертва

Тесты и задания

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

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

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) сосная сибирская
Б) кишечная палочка
В) амебa человеческая
Г) пенецилл
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

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

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

Источник: www.bio-faq.ru

 По типу  питания микроорганизмы делятся на:  

  • автотрофы – синтезируют все  углеродсодержащие вещества из СО2;

  • гетеротрофы – в качестве источника  углерода используют органические вещества;

  • сапрофиты – питаются органическими  веществами отмерших организмов;

  • паразиты – живу за счет органических  веществ живой клетки.

Различают голозойный (поглощение питательных веществ в виде твердых частиц, переваривание в специальных пищеварительных органах, у животных) и голофитный (всасывание через поверхность в виде растворов, у растений, грибов и бактерий) способы питания. Затем питательные вещества должны поступить в клетки.

Механизмы поступления питательных веществ в клетку могут быть следующими.

1. Пассивная (простая) диффузия – за счет разности концентраций веществ в клетке и в среде (очень редко, только вода, кислород и некоторые ионы, чаще другой механизм – облегченная диффузия).

2.Облегченная диффузия – тоже за счет разности концентраций, но с использованием специальных ферментов-переносчиков в мембране (транслоказ), выход продуктов метаболизма осуществляется так же.

3.     Активный транспорт  (АТ) — против градиента концентраций, с использованием ферментов-переносчиков и затратой энергии,. Различают первичный АТ с использованием химической энергии и вторичный АТ с использованием энергии протонного потенциала (симпорт, антипорт)

В зависимости от источников энергии природы доноров электронов:

фототрофы (фотосинтезирующие), способные использовать солнечную энергию – сапрофиты; хемотрофы (хемосинтезирующие), способные использовать энергию за счет окислительно-восстановительных реакций – патогенные микробы.

В зависимости от доноров электронов хемотрофы подразделяют: хемолитотрофы (хемоавтотрофы) хемоорганотрофы (хемогетеротрофы)

Факторы роста:

Аминокислоты. Многие микроорганизмы нуждаются в тех или иных аминокислотах (одной или нескольких), поскольку они не могут их самостоятельно синтезировать, например, клостридии – в лейцине, тирозине; стрептококки – в лейцине, аргинине и др.

Пуриновые и пиримидиновые основания и их производные. (аденин, гуанин, цитозин, урацил, тимин и др.) являются факторами роста для разных видов стрептококков; некоторые азотистые основания нужны для роста стафилококков и других бактерий.

Липиды (жирные кислоты – компоненты фосфолипидов) нужны для роста некоторых стрептококков и микоплазм.

Витамины, главным образом группы В, входят в состав коферментов. Например: Коринебактерии дифтерии, шигеллы нуждаются в никотиновой кислоте или ее амиде, который входит в состав НАД и НАДФ;

Золотистый стафилококк, пневмококк, бруцеллы –в тиамине (витамин В1), входящего в состав пирофосфата;

Стрептококки некоторые виды, бациллы столбняка –пантотеновой кислоте, являющейся составной частью кофермента КоА и т.д.;

Для многих бактерий факторами роста является фолиевая кислота, биотин, гемы –компоненты цитохромов (гемы необходимы гемофильным бактериям, МКБtbc

2) Особенности метаболизма бактерий: интенсивность обмена веществ, разнообразие типов метаболизма, метаболическая пластичность. Питание бактерий. Классификация бактерий по типам питания. Понятие об аутотрофах, гетеротрофах, сапрофитах, абсолютных и факультативных паразитах, прототрофах, ауксотрофах.

Метаболизм (обмен веществ) — это совокупность биохимических

реакций, протекающих в микробной клетке и направленных на построение ее компонентов и обеспечение ее энергией. Клеточный метаболизм состоит их двух потоков реакций, тесно связанных между собой и лротекающих одновременно: энергетического и конструктивного.

Конструктивный метаболизмом (анаболизмом) — называют поток реакций, направленный на построение вещества клетки (биосинтез) из мелких и простых молекул, в том числе и из поступивших извне с использованием запасенной энергии.

Энергетический метаболизм (катаболизм) — это поток реакций, сопровождаюициися распадом крупных молекул на более мелкие с выделением энергии и запасанием получаемой энергии в форме макроэргических молекул — АТФ, АДФ. ЦТФ (цитидинтрифосфат). УТФ

(уридинтрифосфат) и других, главными из них являются АТФ, которые в дальнейшем расходуются для биосинтеза, для активного движения. осморегуляции и других энергозатратных процессов.

Основными способами получения энергии для большинства микробных клеток являются дыхание (окислительное фосфорилирование) и брожение (субстратное фосфорилирование). При этом в обоих случаях происходит перенос фосфорильной группы от фосфорной кислоты на АДФ с образованием АТФ.

Дыхание по энергетической эффективности во много раз превосходит брожение. В процессе дыхания при полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, А, например, при молочнокислом брожении одна молекула глюкозы даст только 2 молекулы АТФ.

Типы питания. Микроорганизмы нуждаются в углеводе, азоте, сере, фосфоре, калии и других элементах. В зависимости от источников углерода для питания бактерии делятся на аутотрофы, использующие для построения своих клеток диоксид углерода С02 и другие неорганические соединения, и гетеротрофы, питающиеся за счет готовых органических соединений. Аутотрофными бактериями являются нитрифицирующие бактерии, находящиеся в почве; серобактерии, обитающие в воде с сероводородом; железобактерии, живущие в воде с закисным железом, и др.

Гетеротрофы, утилизирующие органические остатки отмерших организмов в окружающей среде, называются сапрофитами. Гетеротрофы, вызывающие заболевания у человека или животных, относят к патогенным и условно-патогенным. Среди патогенных микроорганизмов встречаются облигатные и факультативные паразиты (от греч. parasitos — нахлебник). Облигатные паразиты способны существовать только внутри клетки, например риккетсии, вирусы и некоторые простейшие.

В зависимости от окисляемого субстрата, называемого донором электронов или водорода, микроорганизмы делят на две группы. Микроорганизмы, использующие в качестве доноров водорода неорганические соединения, называют литотрофны-ми (от греч. lithos — камень), а микроорганизмы, использующие в качестве доноров водорода органические соединения, — органотрофами.

Учитывая источник энергии, среди бактерий различают фототрофы, т.е. фотосинтезирующие (например, сине-зеленые водоросли, использующие энергию света), и хемотрофы, нуждающиеся в химических источниках энергии.

3) Физиология бактерий: рост и размножение. Пути реализации генетической информации у бактерий (особенности процессов репликации; биосинтез белка, как реализация первичной генетической информации).

Жизнедеятельность бактерий характеризуется ростом — формированием структурно-функциональных компонентов клетки и увеличением самой бактериальной клетки, а также размножением — самовоспроизведением, приводящим к увеличению количества бактериальных клеток в популяции.

Бактерии размножаются путем бинарного деления пополам, реже путем почкования. Актиномицеты, как и грибы, могут размножаться спорами. Актиномицеты, являясь ветвящимися бактериями, размножаются путем фрагментации нитевидных клеток.

Рост – это согласованное увеличение всех компонентов клетки. Результатом роста является размножение бактерий.

Размножение бактерий – увеличение числа бактерий, популяции. В процессе роста бактериальная клетка увеличивается в 2-3 раза, она интенсивно окрашивается и накапливается РНК. В благоприятных условиях рост заканчивается размножением. У бактерий размножение происходит делением пополам – бинарное деление. Это основной способ размножения у бактерий.

Размножение бактерий. Начинается с репликации — удвоения генома, а затем происходит деление. У бактерий вегетативная репликация т.е. информация передается от родительской клетки к дочерней.

У бактерий репликация саморегулируемая, так в геноме имеются гены, ответственные за репликацию, т.е. саморегулиремый процесс.

Репликация носит полуконсервативный характер. То есть дочерние клетки получают равномерно распределяющийся генетический материал. Репликация начинается с определенной точки – локус ДНК. От этой точки происходит раскручивание нитей ДНК, образуется репликационная вилка, синтезируется SSB белок, который препятствует повторному скручиванию нитей. Процесс осуществляется ДНК полимеразой, которая способна присоединять комплиментарные нуклеотиды к свободному 3”концу. Синтез комплиментарных участков запускается заправкой праймером. Это участок РНК, комплиментарный матричной ДНК и у праймера имеется свободный 3’ конец. Заправка праймером запускает синтез ДНК, на матрице строятся фрагменты ДНК(оказаки), которые сшиваются в единую нить ДНКлигазами. В бактериальной клетке образуются 2 идентичные нити ДНК, которые растаскиваются по полюсам клетки и после репликации запускается деление бактерий. Оно начинается с удлинения цитоплазматической мембраны, она удлиняется, формируется межклеточная перегородка по экватору, по которой бактерия бинарно делится и образуются 2 идентичные дочерние клетки

Источник: StudFiles.net

Химический состав бактерий и обмен веществ

Бактерии, как и все другие клетки на 75 — 85% состоят из воды. Остальную часть составляют органические и минеральные вещества.

Ферменты

Катализаторами обмена веществ внутри бактериальной клетки являются ферменты. В небелковую (простетическую) группу ферментов входят медь, железо, кобальт и цинк. У некоторых бактерий — витамины и их производные.

Вода

Вода — основа цитоплазмы клетки. В ней протекает множество биохимических реакций, растворяются вещества, поступающие в клетку, удаляются продукты обмена. Небольшая часть воды связана с клеточными структурами. Потеря воды более 50% необходимого для жизнедеятельности бактерий количества приводит к их гибели.

Органические вещества

В бактериальной клетке находится от 6 до 14% белков, 1 — 4% жиров, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Белки — основа любой клетки. В бактериальных клетках они являются основой цитоплазмы. Их много в оболочке клетки. Они входят в состав некоторых клеточных структур, в том числе ферментов — катализаторов обменных реакций. Тысячи белковых молекул уложены вдоль молекулы ДНК.

Жиры

Липиды (жиры) — энергетический материал бактериальной клетки. Липопротеиды, в состав которых жиры, составляют основу цитоплазматической мембраны. В цитоплазме они находятся в виде гранул и составляют энергетический запас клетки.

Углеводы

Углеводы находятся в цитоплазме, оболочках и капсуле бактерии и представлены сложными углеводами. Углеводы в клетке находятся в виде полисахаридов — крахмала, декстрина, гликогена и клетчатки. Как и жиры, углеводы в виде гликогена откладываются в цитоплазме и представляют собой запас энергетического материала.

Минеральные вещества

Катализаторами обмена веществ внутри бактериальной клетки являются ферменты. В небелковую (простетическую) группу ферментов входят медь, железо, кобальт и цинк. У некоторых бактерий — витамины и их производные. Минеральные вещества в виде фосфора, натрия, магния, хлора и серы входят в состав белков. Они принимают участие в обмене веществ и поддерживают нормальное внутриклеточное осмотическое давление.

Витамины

Витамины входят в небелковую (простетическую) группу ферментов бактерий. Некоторые бактерии сами синтезируют витамины В2 или В12. При участии бифидо-, лакто-, энтеробактерий и кишечной палочки синтезируются витамины К, С, группы В (В1, В2, В5, В6, В7, В9 и В12), фолиевая и никотиновая кислоты.

Питание бактерий

Питательные вещества через клеточную стенку путем диффузии проходят внутрь бактерии, а продукты обмена (метаболизма) наружу. Факторы, влияющие на поступление питательных веществ в бактериальную клетку:

  • концентрация вещества,
  • величина молекул,
  • рН среды,
  • проницаемость мембран и др.

Удовлетворение потребности в углероде

Автотрофные бактерии с целью получения углерода используют только углекислый газ. Он является для них единственным источником углерода.

Гетеротрофные бактерии используют для получения углерода разнообразные соединения, содержащие углерод — гексозы, многоатомный спирт, углеводород.

Ряд бактерий использует для этих целей органические вещества и аминокислоты.

Удовлетворение потребности в азоте

Для нормальной жизнедеятельности бактериям необходимы аминокислоты, пурины, пиримидины, некоторые витамины, для синтеза которых необходим азот. Так азотофиксирующие бактерии усваивают молекулярный азот из атмосферного воздуха. Другие бактерии способны усваивать неорганический азот из нитритов, нитратов и солей аммония. Третьи потребляют азот из органических соединений, затрачивая свою энергию.

Удовлетворение потребности бактерий в микроэлементах

Для нормальной жизнедеятельности бактерий нужна сера, фосфор, ионы магния, калия, кальция, железа и другие микроэлементы.

Способы питания

Автотрофные бактерии (автотрофы)

Автотрофы живут в кислородной среде и с целью получения углерода и энергии используют синтез органические вещества из неорганических.

Фотосинтез

Фотоавтотрофы для синтеза органических веществ из неорганических используют энергию солнца. К ним относятся зеленые водоросли, пурпурные и цианобактерии. Процесс носит название фотосинтеза.

Хемосинтез

Хемосинтезирующие бактерии для синтеза органических веществ из неорганических используют химические реакции окисления. Процесс носит название хемосинтеза.

  • Серобактерии — получают энергию за счет окисления серы.
  • Нитрифицирующие бактерии — получают энергию за счет окисления аммония и нитрита.
  • Железобактерии — получают энергию за счет окисления двухвалентного железа.
  • Водородные бактерии — получают энергию за счет окисления водорода.
  • Метилотрофы с целью получения углерода и энергии используют окисленные или замещенные производные метана. Сегодня они представляют особый интерес, как объекты биотехнологии. С их помощью производится белок, ферменты, липиды, гормоны, антиоксиданты, пигменты, полисахариды, факторы транспорта железа и др.

Гетеротрофные бактерии

Гетеротрофные бактерии используют для построения своего организма и обеспечения его жизнедеятельности готовые органические вещества.

  • Сапрофиты питаются остатками мертвых органических веществ. Для расщепления питательных веществ они выделяют в субстрат пищеварительные ферменты (молочнокислые и бактерии гниения др).
  • Бактерии-симбиоты всегда проживают с другими организмами. Они приносят друг другу пользу (клубеньковые бактерии бобовых растений).
  • Паразитические бактерии потребляют питательные вещества клеток хозяина — менингококки, гонококки и др.
  • Паразитический и сапрофитный образ жизни ведут палочки сыпного тифа, сибирской язвы, бруцеллеза и др.

Транспорт питательных веществ

1. У бактериальных клеток, которые при окрашивании по Грамму приобретают фиолетовую окраску (грамположительные), клеточная стенка толстая, многослойная. Ферменты, благодаря которым происходит расщепление питательных веществ, выделяются наружу и расщепляют крупные молекулы белков, полисахаридов и других биополимеров на более простые фрагменты.

2. У бактерий, которые при окрашивании по Грамму приобретают красную окраску (грамотрицательные), клеточная стенка тонкая. Питательные вещества, которые поступают в клетку, расщепляются в периплазматическом пространстве (пространство между клеточной стенкой и мембраной цитоплазмы) гидролитическими ферментами.

Питательные вещества и ионы проникают в бактериальную клетку тремя путями:

  • Пассивная диффузия происходит без использования энергии. При этом используется разница концентраций вещества (градиент концентрации). Так поступают малые полярные и неполярные молекулы кислорода, стероиды, жирные кислоты, вода, углекислый газ, азот, этанол и мочевина.
  • Облегченная диффузия необходимых для клетки веществ протекает при помощи специальных белков, формирующих в мембране клетки каналы, заполненные водой, облегчающие проход нужных молекул.
  • Активная транспортировка основана на работе транспортных белков, перекачивающих вещества, растворенные в воде против их градиента. Такая работа всегда требует затраты энергии.

Дыхание бактерий

При окислении веществ органической или неорганической природы высвобождается энергия, так необходимая для бактериальной клетки. Она идет на образование молекул АТФ — источника энергии. Для использования энергии химических реакций большинство бактерий использует кислород. Этот процесс называется дыханием.

Аэробные бактерии (аэробы)

Аэробы развиваются в средах, содержащих кислород.

  • Облигатные аэробы развиваются только при наличии достаточного количества кислорода в окружающей среде. Такой тип дыхания характерен для бактерий, обитающих в почве, в водной среде, в воздухе. Их дыхание осуществляется через окисление сероводорода, метана, водорода, железа и азота (Sulfomonas denitrificans, Вас. methanicus, Вас. hydrogenes, Ferri bacterium и Nitrosomonas, Nitrobacter). Бактерии этой группы принимают активное участие в круговороте веществ в природе. В наличии кислорода нуждаются патогенные бактерии из рода Bacillus, Bacterium, Bordetella, Brucella, Corynebacterium, Diplococcus, Pasteurella и др. В повышенном содержании кислорода нуждаются микобактерии туберкулеза, туляремии и холеры.
  • Факультативные бактерии способны развиваться при наличии в окружающей среде минимального количества кислорода — Salmonella, Shigella, Escherichia и др.

Анаэробные бактерии (анаэробы)

Анаэробы развиваются без доступа кислорода, разлагая органические соединения в бескислородной среде. Свободный кислород подавляет активность ферментов этих бактериальных клеток. Бактерии этого типа обитают в компостных кучах, ранах больного человека, кишечном тракте людей и животных.

  • Облигатные анаэробы не развиваются при наличии кислорода в окружающей среде (бактерии рода Clostridium, бактерии, вызывающие молочнокислое и маслянокислое брожение).
  • Факультативные анаэробы развиваются в присутствии кислорода или без него (кокки).
  • При небольшом количестве кислорода могут развиваться микроаэрофиллы Clostridium histolyticum, Clostridium tertium и др.

Ферменты бактерий

Все биохимические процессы в бактериальной клетке протекают при помощи ферментов — биологических катализаторов химических реакций в живой системе. Их действие направлено только на одно вещество. Ферменты специфичны для каждого вида бактерий. По наличию определенных ферментов проводится идентификация микроорганизмов.

  • Ферменты бактериальной клетки состоят из 2-х частей — белковой и небелковой (простетической). Белковая часть состоит из простых белков. В небелковую часть входят такие микроэлементы, как железо, медь, кобальт, цинк, витамины и их производные.
  • В зависимости от вида катализирующих особенностей ферменты подразделяются на 6 групп: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы и лигазы.
  • Лигазы и рестриктазы широко применяются в биотехнологии (генетическая инженерия, фармацевтическая, легкая и пищевая промышленность).
  • Ферменты в бактериальной клетке распределены не хаотично, а строго упорядоченно.
  • Ферменты, отвечающие за энергетический обмен и транспортировку питательных веществ, находятся в цитоплазме клеток.
  • Ферменты, принимающие участие в белковом синтезе, имеют связь с рибосомами. Ряд ферментов находятся в цитоплазме хаотично.
  • Эндоферменты функционируют внутри бактериальной клетки. Они ускоряют реакции биосинтеза и катаболизма. Экзоферменты выделяются клеткой наружу, где происходит расщепление питательных веществ на более простые.
  • Гидролитические ферменты участвуют в расщеплении макромолекул. Субстратом для них служат различные сахара.
  • Протеолитические ферменты расщепляют белки.
  • Патогенные бактерии выделяют ферменты, разрушающие ткани организма человека, животного или растений. Например, стафилококки выделяют плазмокоагулазу — главного фактора патогенности микроба.

Светящиеся и ароматообразующие микроорганизмы

Некоторые бактерии способны светиться (люминесцировать) в темноте. Свечение связано с выделением фермента люциферазы, который образует кванты света в результате окислительно-восстановительных реакций. На многие вопросы, связанные с этим явлением, ученые сегодня так и не нашли ответы.

Колонизируясь на субстратах, бактерии вызывают свечение, например рыбной чешуи, грибов, гниющих деревьев и пищевых продуктов. Многие из них способны размножаться в средах с повышенным содержанием соли (галофильные виды).

Некоторые бактерии в процессе жизнедеятельности вырабатывают ароматические вещества (уксусно-этиловые и уксусно-амиловые эфиры), которые придают особый аромат винам, сырам и кисломолочным продуктам.

Источник: microbak.ru

Углеродное питание. К числу важнейших химических элементов, необходимых для синтеза органических соединений, относят: углерод (С), азот (N), водород (Н), кислород (О). Свою потребность в водороде и кислороде бактерии удовлетворяют через воду. По способу углеродного питания бактерии делятся на: аутотрофы (автотрофы) и гетеротрофы.

Автотрофы– организмы, которые полностью удовлетворяют свои потребности в углероде за счёт СО2 . Они способны синтезировать органические вещества из неорганических, используя энергию света и окислительные реакции.

Гетеротрофы— организмы, которые не могут полностью удовлетворить свои потребности в углероде за счёт СО2 , а требуют для своего питания готовых органических соединений. Гетеротрофы подразделяются — на сапрофитов и паразитов.

Сапрофиты – источником питания служат мертвые органические субстраты.

Паразиты – живут за счёт живых тканей животных и растений.

Гетеротрофы усваивают углерод из готовых органических соединений, для чего требуется энергия. Существуют 2 источника энергии- фотосинтез и хемосинтез.

Фотосинтез— это синтез за счёт энергии солнечного света. Хемосинтез— это энергия, которую получают за счёт окисления неорганических соединений.

 

Азотное питание. По способу азотного питания бактерии подразделяются: на аминоавтотрофов и аминогетеротрофов.

Аминоавтотрофы – способны полностью удовлетворять свои потребности в азоте, необходимом для синтеза белков и нуклеиновых кислот, с помощью атмосферного и минерального азота.

Аминогетеротрофы— для роста и размножения нуждаются в готовых органических азотистых соединениях: некоторых аминокислотах и витаминах.

К числу аминоавтотрофов относятся азотфиксирующие бактерии, свободно живущие в почве –клубеньковые бактерии (они размножаются на корнях бобовых растений).Симбиоз их с растениями взаимовыгоден, так как вместе они продуцируют ряд физиологически активных соединений, которые благоприятно влияют на бобовые растения. В почве они обитают как сапрофиты. Вторая группа аминоавтотрофов представлена нитрифицирующими бактериями, которые используют для синтеза белков в качестве источника азота, соли аммиака, азотистой и азотной кислот. Эти 2 группы бактерий играют важную роль в обеспечении плодородия почв.

Аминогетеротрофы для роста и размножения нуждаются в различных органических азотистых соединениях. Многие бактерии синтезирую аминокислоты и основания из минеральных источников азота и нуждаются в витаминах (ростовых факторах): вит. Н, вит.В1 , вит. В2 , вит.В3 , вит.В4, вит. В5,вит.В9 .

Для нормальной жизнедеятельности бактерии обязательно нуждаются в ионах: Na, K, Cl, Ca2+ , Mn2+ , Mg2+ ,Fe2+ , Cu2+ , а также в сере и фосфоре, которые поступают в клетку путём диффузии и активного транспорта. Все процессы обмена веществ представляют собой цепь взаимосвязанных во времени и в пространстве саморегулируемых реакций. Каждая из реакций катализируется(ускоряется) соответствующим ферментом.

Ферменты.

Ферменты(от греч fermentum- закваска), или энзимы — специфические белковые катализаторы, присутствующие во всех живых клетках. Их нет у плазмид и некоторых вирусов. У бактерий обнаружены 6 классов ферментов:

 

1. оксидоредуктазы(катализируют окислительно-восстановительные реакции);

2. трансферазы(катализируют реакции переноса групп атомов и др веществ);

3. гидролазы (катализируют, расщепление различных соединений — гидролиз белков, жиров, углеводов. Белки – до аминокислот и пептонов, жиры –до жирных кислот и глицерина, углеводы – до ди- и моносахаридов);

4. лигазы (катализируют реакции отщепления от субстрата химической группы или, наоборот, присоединение её);

5. изомеразы (катализируют внутримолекулярные превращения);

6. синтетазы(катализируют соединение двух молекул).

Изучение ферментов у бактерий представляет интерес для микробиологической промышленности (их используют в пивоварении, виноделии, для улучшения пористости хлеба). Изучение обмена веществ патогенных бактерий, необходимо для понимания механизмов, с помощью которых они реализуют свою патогенность т.е. для выяснения патогенеза инфекционных заболеваний.

Дыхание бактерий.

 

По типу дыхания бактерии делятся на:

1. строгие аэробы – размножаются только в присутствии кислорода (О2 ).

2. микроаэрофилы – нуждаются в уменьшенной концентрации кислорода.

3. факультативные анаэробы — способны потреблять глюкозу и размножаться как в аэробных так и в анаэробных условиях.

4. строгие анаэробы – размножаются только при отсутствии кислорода.

К аэробам относят таких микроорганизмов как возбудитель холеры, туберкулёза и дифтерии, а к анаэробам возбудитель столбняка и газовой гангрены.

 

Источник: poznayka.org

Все живые организмы питаются. Питание — это процесс получения организмом питательных веществ и энергии. И то и другое организмы получают из пищи и используют ее как источник энергии и веществ, необходимых для поддержания их высокоупорядоченной структуры, роста и других процессов жизнедеятельности. В пище содержатся органические вещества (прежде всего углеводы, а также липиды и белки), которые и являются источником энергии.

Живые организмы различаются по тому какую пищу они Используют. Многие организмы способны сами синтезировать питательные вещества. Такие организмы называются автотрофами (от гр. autos — сам, trophe — пища, питание). Другие организмы используют в качестве пищи готовые органические вещества (в том числе углерод органического происхождения). Такие организмы называются гетеротрофами (от гр. heteros — иной, разный). В отличие от гетеротрофов, автотрофы сами синтезируют органические вещества из простых неорганических соединений (источником углерода для них является атмосферный диоксид углерода).

Для осуществления процессов синтеза органических веществ необходима энергия. Автотрофные организмы могут синтезировать органические вещества за счет энергии солнечного света. Такие организмы называются фототрофами (от гр. photos — свет). Фототрофами являются практически все растения, зеленые протисты и некоторые бактерии (цианобактерии, зеленые и пурпурные бактерии).

Организмы, которые для осуществления синтеза органических веществ используют энергию окисления некоторых химических веществ, называются хемотрофами. К хемотрофам относятся некоторые бактерии (железобактерии, бесцветные серобактерии, нитрифицирующие бактерии).

Гетеротрофы используют в пищу готовые органические вещества, из которых они извлекают энергию, необходимую для жизнедеятельности, специфические атомы и молекулы, идущие на поддержание и возобновление клеточных структур и новообразование протопласта в процессе их роста. Вместе с пищей гетеротрофы получают также коферменты и витюлины, которые не синтезируются в их организме. К гетеротрофам относятся все животные, грибы, большинство бактерий, небольшая группа растений. Некоторые бактерии, например несерные пурпурные, содержат бактериохлорофилл и способны к фотосинтезу, при этом солнечную энергию они могут использовать для построения собственных органических веществ не из диоксида углерода, а из других сложных органических соединений. Такие бактерии называются фотогетеротрофами.

Способы добывания и поглощения пищи у гетеротрофных организмов весьма разнообразны, но путь превращения питательных веществ у большинства из них очень сходен. По существу, это превращение состоит из двух процессов: расщепление макромолекул на более простые (мономеры) — переваривание, всасывание простых молекул и их транспорт ко всем клеткам и тканям организма.

Известно несколько типов гетеротрофного питания. Основными из них являются: голозойный, сапротрофный, симбиотический и паразитический.

Голозойный тип питания характерен для большинства многоклеточных животных. При этом типе питания организм захватывает и направляет пищу внутрь тела, где она переваривается, всасывается и усваивается. Этот тип питания свойственен и некоторым одноклеточным (например, амебе), осуществляющим фагоцитоз и пищеварение в фаголизосомах.

Голозойный способ питания состоит из следующих процессов: поглощение пищи, ее переваривание (ферментативное расщепление), всасываний и транспорт простых органических веществ к клеткам и тканям, ассимиляция (использование молекул клеткой для получения энергии и синтеза собственных органических веществ), экскреция (выделение из организма в окружающую среду непереваренных остатков пищи).

Сапротрофный тип питания характерен для организмов, использующих мертвый или разлагающийся органический материал. Многие сапротрофы выделяют ферменты непосредственно на продукты питания, которые под воздействием этих ферментов подвергаются расщеплению. Растворимые конечные продукты такого внеорганизменного переваривания всасываются и ассимилируются сапротрофом. К сапротрофам относятся грибы и многие бактерии.

Симбиотрофный тип питания характерен для симбиотических организмов. Например, растительноядные жвачные животные дают приют многочисленным протистам, способным переваривать целлюлозу. Последние могут существовать только в анаэробных условиях, подобных тем, которые имеются в пищеварительном тракте животных. Протисты расщепляют содержащуюся в пище хозяина целлюлозу, превращая ее в более простые соединения.

При паразитическом способе питания организмы получают органические вещества от организма-хозяина. Паразитический способ питания характерен для некоторых бактерий (дифтерийная и столбнячная палочки, стафилококк, холерный вибрион и др.), протистов (малярийный плазмодий, дизентерийная амеба, лейшмании, трихомонады, лямблии), животных (сосальщики, ленточные черви, аскариды и др.), высших растений (повилика европейская, заразиха, Петров крест и др.).

Существует группа организмов, которые нельзя всецело отнести по типу питания ни к автотрофам, ни к гетеротрофам. В зависимости от условий обитания они могут себя вести по-разному. На свету такие организмы ведут себя как типичные автотрофы, но, если имеется источник органического углерода, они ведут себя как гетеротрофы. Эту группу составляют автогетеротрофные протисты (в первую очередь эвгленовые).

Таким образом, по типу питания подавляющее большинство растений (за исключением растений-паразитов) являются автотрофами, все животные и грибы являются гетеротрофами, бактерии — гетеротрофы и автотрофы.

Источник: jbio.ru

Перечислите способы питания бактерий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector