กระบวนการชีวิตของแบคทีเรียที่ทำเคมีสังเคราะห์สารต่างๆ จัดเรียงและดำเนินการเป็นอย่างไร? เพื่อตอบคำถามเหล่านี้ คุณต้องเข้าใจแนวคิดทางชีววิทยาจำนวนหนึ่ง
ลักษณะเฉพาะของแบคทีเรีย
ก่อนอื่น มาดูกันว่าใครคือแบคทีเรีย นี่คืออาณาจักรของสัตว์ป่าทั้งหมด พวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่มีขนาดจุลภาคที่ไม่มีนิวเคลียส แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าแบคทีเรียโดยทั่วไปไม่มีโครงสร้างที่รับผิดชอบในการส่งข้อมูลทางพันธุกรรม มันมีองค์กรดั้งเดิมมากกว่า เหล่านี้เป็นโมเลกุลของ DNA ทรงกลมที่กระจุกตัวอยู่ในส่วนเฉพาะของไซโตพลาสซึมที่เรียกว่านิวคลีออยด์
สาระสำคัญของโภชนาการ autotrophic
แบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมี ตัวอย่างที่จะกล่าวถึงในบทความของเรา การผลิตสารอินทรีย์อย่างอิสระ พวกมันเป็นออโตโทรฟเหมือนพืช อย่างไรก็ตาม อย่างหลังใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อสิ่งนี้ การปรากฏตัวของคลอโรพลาสต์สีเขียวช่วยให้พวกเขาสามารถดำเนินการกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง สาระสำคัญของมันอยู่ในการก่อตัวของกลูโคสคาร์โบไฮเดรตจากสารอนินทรีย์ - น้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ ผลิตภัณฑ์อื่นของปฏิกิริยาเคมีนี้คือออกซิเจน แบคทีเรียยังเป็นออโตโทรฟ แต่พวกเขาไม่ต้องการแสงแดดเพื่อรับพลังงาน พวกเขาดำเนินกระบวนการที่แตกต่างกัน - การสังเคราะห์ทางเคมี
การสังเคราะห์ทางเคมีคืออะไร
การสังเคราะห์ทางเคมีเป็นกระบวนการของการก่อตัวของสารอินทรีย์อันเนื่องมาจากการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ มันเกิดขึ้นในธรรมชาติโดยโปรคาริโอตเท่านั้น แบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมีสามารถใช้สารประกอบกำมะถัน ไนโตรเจน และเหล็กในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ ซึ่งจะปล่อยพลังงานซึ่งสะสมครั้งแรกในพันธะ ATP หลังจากนั้นเซลล์แบคทีเรียก็สามารถนำมาใช้ได้
แบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมี: ที่อยู่อาศัย
เนื่องจากชีวิตของคีโมโทรฟไม่ได้ขึ้นอยู่กับแสงแดด พื้นที่กระจายของพวกมันจึงค่อนข้างกว้าง ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียกำมะถันสามารถมีชีวิตอยู่ได้ในระดับที่ลึกมาก บางครั้งเป็นเพียงตัวแทนของสิ่งมีชีวิตที่นั่น ที่อยู่อาศัยของโปรคาริโอตเหล่านี้มักเป็นดิน น้ำเสีย และพื้นผิวที่อุดมไปด้วยสารเคมีบางชนิด
แบคทีเรียเหล็ก
แบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมี ได้แก่ โปรคาริโอตที่เปลี่ยนองค์ประกอบของสารประกอบเหล็ก พวกเขาถูกค้นพบโดยนักจุลชีววิทยาชาวรัสเซียชื่อ Sergei Nikolaevich Vinogradsky ในปี 1950 แบคทีเรียชนิดนี้ระหว่างปฏิกิริยาออกซิเดชันจะเปลี่ยนสถานะออกซิเดชันของธาตุเหล็ก ทำให้เป็นไตรวาเลนท์ พวกเขาอาศัยอยู่ในน้ำจืดและน้ำเค็ม โดยธรรมชาติแล้วพวกมันจะทำให้เกิดวัฏจักรของเหล็กในธรรมชาติและในอุตสาหกรรมใช้ในการผลิตทองแดงบริสุทธิ์ แบคทีเรียประเภทนี้ยังเป็นของ lithoautotrophs ซึ่งสามารถสังเคราะห์องค์ประกอบบางอย่างของเซลล์ของพวกมันจากกรดคาร์บอนิก
แบคทีเรียกำมะถัน
แบคทีเรีย สารสังเคราะห์ทางเคมีจากสารประกอบกำมะถัน สามารถอยู่แยกกันที่ก้นแหล่งน้ำหรือก่อตัวเป็นซิมไบโอซิสกับหอยและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในทะเล พวกเขาใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ซัลไฟด์ กรดไทโอนิก หรือโมเลกุลกำมะถันเป็นแหล่งของการเกิดออกซิเดชัน แบคทีเรียชนิดนี้เป็นวัตถุหลักในการค้นพบและศึกษากระบวนการสังเคราะห์ทางเคมี โปรคาริโอตกลุ่มนี้ยังรวมถึงโปรคาริโอตโฟโตโทรฟิกบางตัวด้วย เช่น แบคทีเรียกำมะถันสีม่วงหรือสีเขียว
แบคทีเรียไนตริไฟอิ้ง
แบคทีเรียไนตริไฟดิ้งจะเกาะอยู่ที่รากของพืชตระกูลถั่ว โปรคาริโอตเคมีสังเคราะห์ของกลุ่มนี้ออกซิไดซ์แอมโมเนียเป็นกรดไนตริก ปฏิกิริยานี้ดำเนินการในหลายขั้นตอนด้วยการก่อตัวของสารตัวกลาง นอกจากนี้ยังมีแบคทีเรียตรึงไนโตรเจนในดิน พวกเขาอาศัยอยู่บนรากของพืชตระกูลถั่ว เจาะเข้าไปในเนื้อเยื่อของอวัยวะใต้ดินทำให้เกิดความหนาขึ้น ภายในการก่อตัวดังกล่าว สภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยต่อการไหลของการสังเคราะห์ทางเคมี การอยู่ร่วมกันของพืชที่มีแบคทีเรียเป็นปมมีประโยชน์ร่วมกัน ประการแรกให้โปรคาริโอตกับอินทรียวัตถุที่ได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง ในทางกลับกัน แบคทีเรียสามารถตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศและแปลงให้อยู่ในรูปแบบที่เข้าถึงได้พืช
ทำไมกระบวนการนี้จึงสำคัญมาก? แท้จริงแล้ว ในบรรยากาศ ความเข้มข้นของไนโตรเจนค่อนข้างสูงและมีจำนวนถึง 78% แต่ในรูปแบบนี้ พืชไม่สามารถดูดซับสารนี้ได้ พืชต้องการไนโตรเจนเพื่อการพัฒนาราก ในสถานการณ์เช่นนี้ แบคทีเรียที่เป็นก้อนกลมเข้ามาช่วยชีวิต ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นไนเตรตและแอมโมเนียม
แบคทีเรียไทออน
ไทออนโปรคาริโอตยังเป็นแบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมีอีกด้วย แหล่งพลังงานของมันคือสารประกอบกำมะถันต่างๆ แบคทีเรียชนิดนี้ลดจำนวนลงเป็นกรดซัลฟิวริก ปฏิกิริยานี้มาพร้อมกับค่า pH ของตัวกลางที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ แบคทีเรียไทโอนิกอยู่ในกลุ่มของกรดแอซิโดไฟล์ ซึ่งรวมถึงสิ่งมีชีวิตที่สามารถอยู่รอดได้ในสภาวะที่มีความเป็นกรดสูง สภาพดังกล่าวเป็นเรื่องปกติสำหรับหนองน้ำ กลุ่มนี้ประกอบด้วยแบคทีเรียแลคติกและกรดอะซิติก แฟลเจลเลต และโรติเฟอร์ร่วมกับเทียนเซียนเซียน
แบคทีเรียไฮโดรเจน
โปรคาริโอตประเภทนี้เป็นชาวดิน พวกมันออกซิไดซ์โมเลกุลไฮโดรเจนให้เป็นน้ำด้วยการปล่อยพลังงาน แบคทีเรียดังกล่าวยังรวมอยู่ในกลุ่มของเทอร์โมไฟล์ด้วย ซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถอยู่รอดได้ในอุณหภูมิสูงซึ่งสามารถเข้าถึง 50 องศาเซลเซียส ความสามารถของแบคทีเรียไฮโดรเจนนี้เกิดจากการที่พวกมันหลั่งเอนไซม์พิเศษที่ทำงานแม้ในสภาวะเช่นนี้
บทบาทแบคทีเรียสังเคราะห์เคมี
เคมีบำบัดมีบทบาทสำคัญในกระบวนการที่ซับซ้อนของการเปลี่ยนแปลงและการหมุนเวียนของสารเคมีที่เกี่ยวข้องในธรรมชาติ เนื่องจากไฮโดรเจนซัลไฟด์และแอมโมเนียเป็นสารที่ค่อนข้างเป็นพิษ จึงจำเป็นต้องทำให้เป็นกลาง สิ่งนี้ดำเนินการโดยแบคทีเรียเคมีบำบัด ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมี สารที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ จะก่อตัวขึ้น ซึ่งทำให้การเจริญเติบโตและการพัฒนาตามปกติของพวกมันเป็นไปได้ แหล่งแร่เหล็กและแร่แมงกานีสจำนวนมากที่ก้นทะเลและหนองน้ำเกิดขึ้นเนื่องจากกิจกรรมของเคมีบำบัด กล่าวคือ แบคทีเรียธาตุเหล็ก
มนุษย์ได้เรียนรู้การใช้คุณสมบัติพิเศษของคีโมโทรฟในการทำกิจกรรม ตัวอย่างเช่น ด้วยความช่วยเหลือของแบคทีเรียกำมะถัน พวกเขาทำความสะอาดน้ำเสียจากไฮโดรเจนซัลไฟด์ ปกป้องท่อโลหะและคอนกรีตจากการกัดกร่อน และดินจากการทำให้เป็นกรด
ดังนั้น แบคทีเรียที่สังเคราะห์ด้วยเคมีจึงเป็นโปรคาริโอตชนิดพิเศษที่สามารถทำปฏิกิริยาเคมีที่เหมาะสมภายใต้สภาวะที่ไม่ใช้ออกซิเจน สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ออกซิไดซ์สาร พลังงานที่ปล่อยออกมาในกรณีนี้จะถูกเก็บไว้ในพันธะ ATP ก่อน จากนั้นจึงนำไปใช้เพื่อดำเนินกระบวนการชีวิต แบคทีเรียหลักคือแบคทีเรียที่ตรึงธาตุเหล็ก กำมะถัน และไนโตรเจน พวกเขาอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมทั้งน้ำและดิน Chemotrophs เป็นตัวเชื่อมที่ขาดไม่ได้ในวัฏจักรของสาร ให้สารที่จำเป็นแก่สิ่งมีชีวิต และมนุษย์ใช้กันอย่างแพร่หลายในกิจกรรมทางเศรษฐกิจและอุตสาหกรรมของพวกมัน
