Бактерии как форма живых организмов
Бактерии (или дробянки) образуют отдельное царство живых организмов. Они относятся к прокариотам – первичноядерным живым организмам. Главная особенность их строения – отсутствие оформленного ядра. Ядерное вещество находится в толще цитоплазмы. Наследственный аппарат представлен кольцевой молекулой нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК).
Как правило, бактерии – гетеротрофы. Они разлагают органику на более простые соединения. Но среди бактерий есть и автотрофные организмы. Часть из них - хемосинтетики, получающие энергию за счет химических реакций. Но существуют бактерии, способные к фотосинтезу. В последнее время открыт и механизм бесхлорофильного фотосинтеза у бактерий.
Суть процесса фотосинтеза
Фотосинтез – это совокупность реакций синтеза органических соединений из неорганических с использованием энергии Солнца.
В результате фотосинтеза из оксида углерода и воды образуются углеводы. Кроме того образуются и, богатые на энергетические связи, молекулы АТФ. В качестве побочного эффекта реакций происходит выделение кислорода.
Сам процесс фотосинтеза происходит благодаря наличию специальных соединений белковой природы – светочувствительных (фотосинтезирующих) пигментов. Они бывают зеленые – хлорофиллы, желтые – каротиноиды, синие и красные – фикобилины. У растений эти пигменты содержатся в пластидах (хлоропластах). У бактерий пластиды отсутствуют. Пигменты содержатся в светочувствительных органах – хроматофорах. У многих фотосинтезирующих бактерий преобладает наличие фикобилинов, реже – каротиноидов.
Особенности фотосинтеза у бактерий
Некоторые пигментсодержащие серобактерии способны поглощать энергию солнечного света. С ее помощью сероводород, содержащийся в их организмах расщепляется и отдает атомы водорода для восстановления соответствующих соединений.
Это явление имеет много общего с фотосинтезом зеленых растений и отличается только тем, что у бактерий водород образуется в результате распада сероводорода (изредка – карбоновых кислот), а у зеленых растений – в результате распада воды. В обоих случаях отщепление водорода происходит в результате поглощения энергии солнечных лучей.
При бесхлорофилльном типе фотосинтеза в клетках бактерий не образуются восстановительные эквиваленты, необходимые для поглощения и усвоения бактерией углекислого газа. Поэтому при бесхлорофилльном фотосинтезе не происходит поглощения из атмосферы оксида углерода и выделения свободного кислорода, а осуществляется исключительно запасание энергии солнечного излучения в виде макроэргических связей молекул АТФ.
Подобный процесс, происходящий без участия кислорода, называется фоторедукцией или фотовосстановлением. Основными продуктами бактериального фотосинтеза, которые запасают энергию, являются АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) и НАДФ∙Н (никотинамидадениндинуклеофосфат, окисленная форма).
Суммарное уравнение бактериального фотосинтеза выглядит примерно так:
Биологическое значение бактериального фотосинтеза и хемосинтеза в масштабах нашей Земли сравнительно невелико. Но стоит отметить, что хемосинтезирующие бактерии играют важную роль в обеспечении процесса круговорота серы в природе. Сера, поглощаясь растениями в виде солей , восстанавливается и , в результате процессов биосинтеза, включается в состав белковых молекул.
При отмирании растительных и животных организмов происходит их разложение гнилостными бактериями. В результате этих процессов гниения сера входит в состав образующегося сероводорода. Этот сероводород окисляется серобактериями до свободной серы (или серной кислоты), которая образует в почве доступные для растений сульфаты. Цикл повторяется. Участие хемосинтеза в накоплении органической массы автотрофными организмами на земном шаре незначительно.
