Почвенные бактерии

Бацилла megaterium

Бацилла megaterium является подобной пруту, грамположительной, главным образом аэробной бактерией формирования споры, найденной в широко разнообразных средах обитания. С длиной клетки до 4 мкм и диаметром 1,5 мкм, B. megaterium среди самых больших известных бактерий. Клетки часто происходят в парах и цепях, где клетки объединены полисахаридами на клеточных стенках.

В 1960-х, до развития Бациллы subtilis, B. megaterium был главным образцовым организмом среди грамположительных бактерий для интенсивных исследований биохимии, sporulation и бактериофагов. Недавно, его популярность начала увеличиваться в области биотехнологии для его рекомбинантной производственной мощности белка.

Особенности

B. megaterium растет при температурах с 3 °C до 45 °C с оптимумом приблизительно 30 °C. Некоторые изолируют от Антарктического геотермического озера, как, находили, выращивали при температурах до 63 °C.

B. megaterium был признан endophyte и является потенциальным агентом для биологического регулирования численности вида болезней растений. Фиксация азота была продемонстрирована в некоторых напряжениях B. megaterium.

B. megaterium был важным промышленным организмом в течение многих десятилетий. Это производит амидазу пенициллина, используемую, чтобы сделать синтетический пенициллин, различные амилазы используемыми в промышленности выпекания и дегидрогеназе глюкозы используемый в анализах крови глюкозы. Далее, это используется для производства pyruvate, витамина B12, наркотиков с фунгицидными и противовирусными свойствами, и т.д. Это производит ферменты для изменения кортикостероидов, а также нескольких дегидрогеназ аминокислоты.

B. megaterium, как известно, производит глутаминовую кислоту poly \U 03B3\. Накопление полимера значительно увеличено в солончаке (NaCl на 2-10%) окружающая среда, в которой полимер включает в основном L-глутамат (содержание L-изомера до 95%). По крайней мере одно напряжение B. megaterium можно считать halophile как рост максимум на 15%, NaCl наблюдался.

Филогенетическим образом, основанный на 16 rRNA, B. megaterium сильно связан с B. flexus, последний, которого отличают от B. megaterium век назад, но только недавно подтвердил как различная разновидность. У B. megaterium есть некоторые фенотипичные и филогенетические общие черты с болезнетворными микроорганизмами B. anthracis и эхиноцереус B., сам будучи относительно безопасным.

Изоляция

B. megaterium повсеместен в окружающей среде вокруг нас. В дополнение к тому, чтобы быть общей почвой бактерии и endophyte, это может быть найдено в различных продуктах (включая мед, в котором большинство микроорганизмов не растет), и на множестве поверхностей, включая клинические экземпляры, кожу, бумагу, камень и т.д. Это было также изолировано от экскрементов коровы, гусениц императора Мота и Большего Воска, Мот обжирается.

Метод описанных в может использоваться, чтобы изолировать напряжения B. megaterium от почвы. Процедура начинается с металлизации 0,1 мл растворений пастеризованных приостановок почвы на агаре основы минерала глюкозы: 10-граммовый Glc; 1 г (NH) ТАК или KNO; 0.8-граммовый KHPO; 0.2-граммовый KHPO; 0.5-граммовый MgSO · 7HO; 0.05-граммовый CaSO · 7HO; 0.01-граммовый FeSO · 7HO; 12-граммовый агар; дистиллированная вода к 1 литру; приспособьте pH фактор 7.0. Пластины выведены в 30 °C. Через 36–48 часов белые, круглые, гладкие и солнечные колонии 1-3 мм в диаметре могут развить на нитрате (KNO) среду. Однако не все напряжения могут использовать нитрат, поэтому рекомендация использовать аммоний ((NH) ТАК) среда параллельно. Колонии обнаружены их внешностью, и подозреваемые должны наблюдаться тщательно для типично больших клеток этой разновидности.

История имени

Разновидность была описана де Бари в 1884, который назвал ее Бациллой megaterium, но не давал этимологию. Однако некоторые последующие авторы назвали его, B. megatherium берущий имени был неправильно записан. Эта тенденция продолжается, поскольку много ученых (главным образом, от развивающихся стран) все еще используют имя B. megatherium, сея беспорядок.

Имя B. megaterium является номинативным существительным в приложении (см. Правило 12 IBCN), и сформирован из греческого мега прилагательного, (, , μέγα) значение «большого», и второе слово неясной этимологии. Три гипотезы эпитета «megaterium» возможны:

  • неумышленная орфографическая ошибка (вряд ли учитывая тот факт, что де Бари и его студенты, последовательно использовал эпитет «megaterium»), тогда как это должен был быть megatherium», от вслед за тем (, означая «животное»), чтобы означать «великое животное».
  • сокращение «мегабактерии», как размышлял Rippel в том, учитывая тот факт, что де Бари назвал бактерию с прозвищем Гросстиром или Гроссвичем
  • основы от земель, teratos (, , среднее предзнаменование значения существительного или удивление или, косвенно, монстр,), который мог интерпретироваться, чтобы означать «великого монстра» (с неолатинским именем, сформированным неправильно, учитывая, что нет никаких доказательств греческого третьего существительного отклонения, когда преобразовано в латынь, становящуюся вторым латинским declention использование номинативной основы, которая является «трижды -» в то время как другое использование случая основа «terat-«. Если бы были преобразованы в треть decleasion существительное, это было бы «megateras,-atis»).

Следовательно было решено по первому jouridical мнению о Бактериологическом кодексе, чтобы имя осталось «megaterium», данным неясное значение.

Доклад

по биологии

«Виды почвенных бактерий».

ученицы 9 класса

ГБОУ ООШ пос. Аверьяновский

Бисиналиевой Асель

Руководитель: Величкина А.А.

Миклофлора почвы

Почвы, которые сегодня присутствуют на Земле, были образованы в результате жизнедеятельности бактерий. Перерабатывая минеральные частицы горных пород и смешивая их с продуктами переработки отмерших органических соединений и результатом собственной жизнедеятельности, микроорганизмы постепенно превратили безжизненные скалистые долины нашей планеты в плодородные земли. Живые микроорганизмы и бактерии – важнейший элемент цепи естественного круговорота в природе.

Микрофлора почвы очень богата и разнообразна. Всего в одном кубическом сантиметре может встречаться до миллиарда бактерий. Однако популяция почвенных микроорганизмов может изменяться. Это зависит от типа и состава почвы, ее состояния, а также глубины изучаемого слоя

Жизнедеятельность почвенных бактерий

Микробы в почве являются ключом к переработке углерода и азота. Чайная ложка плодородной почвы может содержать от 100 млн и до 1 млрд бактерий. Бактерии — это крошечные одноклеточные организмы шириной около 0,2-2 мкм (в среднем — 1 мкм) и длиной около 1-10 мкм. По размеру бактерии сопоставимы с частичками глины (<2 мкм) и ила (2-50 мкм). Они растут и живут в тонких водных пленках вокруг частиц почвы и корней растений в области, называемой ризосферой. Небольшой размер бактерий позволяет им расти и адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды быстрее, чем более крупным и сложным микроорганизмам.

Классификация почвенных бактерий

Микроорганизмы, живущие в почве, выделяют в следующие группы:

  1. По форме клеточных стенок. Такая классификация была определена до появления методов исследования генома. Среди всех видов бактерии обособляются в три основные группы:

  • бациллы – клетка по форме похожа на стержень

  • кокки – сферические клетки

  • спириллы – клетка спиралевидной формы

Есть более сложные разновидности, например, разветвленные актиномицеты или другие формы, не попадающие под выше названную классификацию.

  1. По отношению к кислороду:

    • аэробные – для жизни необходимо наличие кислорода

    • анаэробные – наличие кислорода для них губительно

  1. По способности окрашиваться методом Грама. Суть в наличии внешней защитной липидной оболочки, покрывающей клеточную капсулу не пропускающую краситель и антибиотики:

    • грамположительные – большие по размеру, с толстой оболочкой, хорошо выдерживают водный стресс.

    • грамотрицательные – более мелкие, не устойчивы к водному стрессу.

  2. По типу питания:

  • автотрофы – способные самостоятельно получать органику для питания.

  • Гетеротрофы – использующие готовую органику.

  1. По экологическим предпочтения микроорганизмов (филии). Выделяют 12 таких типов по тем средам и условиям в которых они обитают, например, термофилы – в теплых источниках и т. д.

Деление почвенных бактерий по функциям

Существует многофункциональное деление агропочвенных микроорганизмов по их функциям:

1. Деструкторы – бактерии, которые проживают в грунте и минерализуют базисные соединения, находящиеся в верхнем слое земли. Их роль – преобразование остатков живых существ и растений в эклектические элементы.

2. Азотфиксирующие либо клубневые микроорганизмы – симбионты растений. Их значимость заключается в том, что только этот тип бактерий способен объединять неорганичные кислородные элементы и обеспечивать ими растения. Именно благодаря этому почва и растения получают важные минеральные вещества.

3. Хемоавтотрофы – микроорганизмы, которые сосредотачивают существующие неорганические вещества в базисные молекулы. Их значимость состоит в том, что они могут подвергать обработке накапливающиеся в основе эклектические элементы, а затем передавать их растениям.

Микроорганизмы в почве не просто существуют. Они осуществляют множество различных биохимических реакций, потребляют одни вещества, синтезируют другие. Благодаря такому высокому разнообразию, высокой численности почва превращается в мощнейшую биохимическую машину, которая пропускает через себя значительные потоки вещества и энергии в масштабах планеты. Циклы многих важнейших для жизни на Земле химических элементов, таких как углерод, азот, фосфор, так или иначе связаны с активностью почвенных микроорганизмов.

Микробы в почве могут фиксировать атмосферный азот, превращая его в доступные для других живых существ соединения. Микробы могут, наоборот, разрушать азотсодержащие соединения, возвращая в атмосферу молекулярный азот и оксиды азота. То же самое с углеродом. Микроорганизмы могут разлагать органические вещества, например растительный опад, и возвращать таким образом в атмосферу углекислый газ. Могут, наоборот, консервировать углерод в виде инертного трудно разлагаемого органического вещества. Все эти процессы весьма интересны человеку, потому что оказывают прямое влияние на сельское хозяйство, на состояние окружающей среды, на климат. Это особенно актуально в последнее время в связи с попыткой регуляции углекислого газа в атмосфере. И поэтому человек давно пытается регулировать эти процессы.

Микроорганизмы — очистителями окружающей среды.

Почва — это не только субстрат, на котором растут растения, из которого они черпают минеральные элементы питания, она представляет собой сложную систему с различными протекающими в ней биологическими и биохимическими процессами. В почве происходят разнообразные биохимические превращения, устанавливается сложная взаимосвязь между микроорганизмами.

Почвенные микроорганизмы составляют значительную часть любой биогеосистемы — экологической системы, включающей почву, косное (неживое) и биокосное (живое или произведенное живыми организмами) вещества — и активно участвуют в ее жизнедеятельности. Почва обладает высокой буферной способностью, т.е. долгое время может не изменять своих свойств под воздействием загрязнителей. Микроорганизмы почв обладают высокой чувствительностью к антропогенному воздействию. Поэтому они являются хорошими индикаторами загрязненности окружающей среды. Так, по виду микрофлоры, преимущественно обитающей (или, наоборот, отсутствующей) на данной территории, можно определить не только степень загрязнения, но и его вид (какое именно загрязняющее вещество превалирует на данном участке). Например, индикаторами сильного антропогенного загрязнения является отсутствие коккоидных форм микроводорослей из отдела Chlorophyta. Наиболее устойчивыми к загрязнению оказались нитчатые формы синезеленых водорослей (цианобактерий Cyanophyta) и зеленых водорослей.

Микроорганизмы сами являются очистителями окружающей среды. Дело в том, что питательными веществами для многих бактерий являются абсолютно несъедобные для высших организмов вещества. В большинстве случаев данные вещества (такие, как нефть, метан и т.п.) являются для таких бактерий прямыми источниками энергии, без которой они не выживут. Еще до приспособления бактерий в качестве биофильтров и биоочистителей, до появления искусственных загрязнителей, микроорганизмы уже эффективно выполняли очистительную роль в природе.

Оценка состояния обитающих в почве организмов, их биоразнообразия имеет важное значение при решении задач природоохранной практики: выделении зон экологического неблагополучия, расчете ущерба, нанесенного деятельностью человека, определении устойчивости экосистемы и воздействии тех или иных антропогенных факторов. Микроорганизмы позволяют проводить раннюю диагностику любых изменений окружающей среды, что важно при прогнозировании изменений окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов.

Биология5 класс

  1. Какие бактерии называют сапротрофами?
  2. Какие бактерии называют паразитами?
  3. Что такое фотосинтез?
  4. Какие примеры круговорота веществ в природе вы знаете?

Бактерии разложения и гниения. Бактерии — важнейшее звено общего круговорота веществ в природе (рис. 31). Растения создают сложные органические вещества из углекислого газа, воды и минеральных солей почвы. Эти вещества возвращаются в почву с отмершими грибами, растениями и трупами животных. Бактерии разлагают сложные вещества на простые, которые снова используют растения.

Рис. 31. Роль бактерий в круговороте веществ в природе

Бактерии разрушают сложные органические вещества отмерших растений и трупов животных, выделения живых организмов и разные отбросы. Питаясь этими органическими веществами, сапротрофные бактерии гниения превращают их в перегной. Они — своеобразные санитары нашей планеты.

Почвенные бактерии. В 1 см3 поверхностного слоя лесной почвы содержатся сотни миллионов сапротрофных почвенных бактерий нескольких видов. Эти бактерии превращают перегной в различные минеральные вещества, которые могут быть поглощены из почвы корнями растений.

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. Их называют клубеньковыми (рис. 32).

Рис. 32. Клубеньки на корнях люпина и их разрез под микроскопом

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.

Роль бактерий в хозяйственной деятельности человека. В пищевой промышленности используют молочнокислые бактерии (рис. 33). Питаясь сахаром, содержащимся в молоке, они образуют молочную кислоту. Под её действием молоко превращается в простоквашу, а сливки — в сметану. Квашение овощей, силосование кормов тоже происходит с помощью молочнокислых бактерий. Образовавшаяся молочная кислота предохраняет овощи и корма от порчи.

Рис. 33. Роль бактерий в хозяйственной деятельности человека

Некоторые бактерии делают продукты непригодными для питания. Поскольку бактерии не могут жить без воды и погибают в растворах соли и сахара, продукты сушат, солят, маринуют, засахаривают, консервируют. При консервировании плотно закрытые банки нагревают. При этом погибают не только бактерии, но и их споры. Поэтому консервы сохраняются долгое время.

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

Болезнетворные бактерии. Некоторые виды бактерий-паразитов проникают в организм человека и поселяются там, вызывая заболевания. В теле человека болезнетворные бактерии питаются, быстро размножаются и отравляют организм продуктами своей жизнедеятельности. Бактерии вызывают тиф, холеру, дифтерию, столбняк, туберкулёз, ангину, менингит, сап, сибирскую язву, бруцеллёз и другие болезни (рис. 34).

Одними из этих болезней человек может заразиться при общении с больным через мельчайшие капельки слюны при разговоре, кашле и чихании, другими — при употреблении пищи или воды, в которую попали болезнетворные бактерии. Антисанитарные условия, грязь, большая скученность людей, несоблюдение правил личной гигиены создают благоприятные условия для быстрого размножения и распространения болезнетворных бактерий. Это может вызвать эпидемию, то есть массовое заболевание людей.

Рис. 34. Бактерии — возбудители туберкулёза (слева) и сибирской язвы (справа)

Чуму — одно из самых тяжёлых заболеваний — вызывают чумные палочки. Опустошительные эпидемии чумы в древности были самым страшным бедствием. Например, в VI в. чума проникла с Востока в Центральную Европу. Свирепствуя там, болезнь истребляла в крупных городах тысячи человек в день. История человеческого общества знает немало эпидемий, подобных этой (рис. 35).

Рис. 35. Изображение европейского города во время эпидемии чумы (Н. Пуссен. «Чума в Асдаде», 1630)

У животных бактерии вызывают такие болезни, как сап, сибирская язва, бруцеллёз. Этими болезнями может заразиться и человек, поэтому, например, в районах, где скот болеет бруцеллёзом, нельзя употреблять в пищу сырое молоко.

Поражают бактерии и растения, вызывая пятнистость листьев, увядание, гниение стеблей и т. д. (рис. 36).

Рис. 36. Растения, поражённые болезнетворными бактериями

В настоящее время проводят специальные мероприятия для предупреждения заразных заболеваний. Установлен строгий врачебный контроль за источниками воды и пищевыми продуктами. На водопроводных станциях воду очищают в специальных отстойниках, пропуская её через фильтры, хлорируют, озонируют.

Больные получают лекарства, которые убивают болезнетворных бактерий. Для уничтожения бактерий в помещении, где находится заразный больной, проводят дезинфекцию, то есть опрыскивание или окуривание химическими веществами, вызывающими гибель бактерий. Солнечный свет также губителен для многих бактерий, например для бактерий туберкулёза. Для предупреждения заразных заболеваний применяют предохранительные прививки.

Новые понятия

Клубеньковые, или азотофиксирующие, бактерии. Симбиоз. Болезнетворные бактерии. Эпидемия

Вопросы

  1. В чём значение бактерий в природе?
  2. Что вы знаете о клубеньковых бактериях?
  3. Как человек использует молочнокислые бактерии?
  4. Как можно защитить продукты питания от бактерий?
  5. Как бактерии попадают в организм человека и какой вред они наносят?
  6. Какие болезни, вызываемые бактериями, вам известны?
  7. Какие условия способствуют распространению болезнетворных бактерий?
  8. Какие меры применяют для борьбы с заболеваниями, вызываемыми бактериями?

Подумайте

Почему без деятельности бактерий жизнь на Земле была бы невозможна?

Знаете ли вы, что…

Микробиологический метод борьбы с насекомыми-вредителями основан на использовании бактерий — возбудителей болезней насекомых. Безвредность этих бактерий для растений и человека позволяет применять этот метод при выращивании сельскохозяйственных растений. В сельском хозяйстве в качестве удобрения используется препарат нитрогин. В 1 г такого удобрения содержится более 2 млрд клеток азотофиксирующих бактерий. За один вегетационный период эти бактерии могут накопить около 100 кг азота на 1 га, улучшая плодородие почвы.

Задания

Выясните, какие бактериальные препараты продаются в специализированных магазинах вашего населённого пункта. Сделайте тонкие срезы корней бобовых растений (клевер, горох, люпин, люцерна и др.) в разные периоды их жизни. Рассмотрите их под большим увеличением микроскопа. Зарисуйте увиденное в тетради. Сделайте вывод.

Краткое содержание главы

Бактерии — простейшие доядерные одноклеточные организмы.

Большинство бактерий питаются готовыми органическими веществами, и лишь некоторые из них способны создавать органические вещества из неорганических. По способу питания бактерии, питающиеся готовыми органическими веществами, делят на две группы: сапротро-фы, получающие органические вещества из отмерших организмов или выделений живых организмов, и паразиты, питающиеся органическими веществами живых организмов. Паразитизм у бактерий распространён очень широко.

Бактерии гниения и почвенные бактерии разрушают сложные органические вещества, превращая их в более простые минеральные. Таким образом, бактерии участвуют в круговороте веществ в природе.

Человек использует бактерии в промышленности, сельском хозяйстве, для получения лекарств, очистки сточных вод и т. д. Среди бактерий есть болезнетворные.

Бактериальными являются такие заболевания, как пневмония, ангина, тиф, холера, дифтерия, дизентерия, менингит и др.

Классификация
Размеры бактерий можно сопоставить с величиной частичек глины. В чайной ложке почвы можно обнаружить от ста миллионов до миллиарда различных микроорганизмов, основным местом жительства которых являются тонкие пленки, обволакивающие почвенные частицы и корни растений. Простота строения позволила ученым назвать эти бактерии «мешком ферментов».

Существующие классификации основаны на характерных особенностях этих микроорганизмов – их форме, поведении при окрашивании препаратов, способу питания, а также генетическом родстве.

Форма клеток
Такое примитивное деление было разработано тогда, когда о генетическом анализе никто даже не догадывался. Различают микроорганизмы округлой формы (кокки), продолговатые или стержневые (их называют бациллами), спиральные (спириллы) и имеющие разветвленную структуру (актиномицеты). Кроме того, существуют промежуточные формы, или агрегаты, состоящие из пар, цепочек или гроздьев.

Поведение при окраске по Граму
Было разработано после начала изучения бактерий при помощи их окрашенных препаратов. Грамположительные организмы имеют большие размеры, толстые клеточные стенки и высокую устойчивость к водному стрессу. Их внешняя стенка несет отрицательный электрический заряд. Грамотрицательные же мельче, и быстрее гибнут при отсутствии воды.

Аэробные и анаэробные
Первые не могут жить без кислорода, вторые же отлично обходятся без него, перерабатывая, например, соединения серы или углеводороды.

Аутотрофы и гетеротрофы
Первые способны самостоятельно перерабатывать углекислый газ, превращая его в необходимые для них органические вещества с использованием солнечного света. Ко вторым относятся те, что получают питание, разлагая готовую органику.

Наиболее современная классификация основана на генетическом родстве, выявляемом при секвенировании генома бактерий, а также необходимых условиях для их жизни.

Функции почвенных организмов в экосистеме
Азотфиксирующие клубеньковые бактерии

Почва – среда обитания разнообразных бактерий, которые могут быть как полезными, так и вредными для растений. В зависимости от того, какие функции возложены на данный вид азотфиксирующих бактерий, их классифицируют на 4 класса.

Сапрофиты, или деструкторы. Живут за счет разложения органических остатков, а также выделений корней. Потребляют простые сахара и другие углеродистые соединения. Их основная функция – переработка сложных органических соединений и приведение их в доступную для растений форму. Они также разрушают различные вредные вещества, попадающие в почву, и позволяют сохранить питательные вещества (например, прикорневой азот), обеспечивают круговорот веществ в природе.
Хемоавтотрофы. Живут, используя в качестве источника энергии не кислород, а серу, водород, железо, азот.
Вступающие в симбиоз. Симбиотические формируют взаимовыгодные союзы с растениями (как, например, клубеньковые бактерии). Наиболее известны из них грамотрицательные ризобии, которые обитают на корнях бобовых растений.
Болезнетворные. Это бактерии-патогены, живущие за счет растений, вызывающие различные болезни и постепенно убивающие их.
Фиксация азота: разнообразие форм
Азотфиксирующие бактерии выполняют огромную работу, помогая растениям усваивать атмосферный азот. Их работа на несколько порядков производительнее всех фабрик по производству минеральных удобрений, вместе взятых.

К числу таких азотфиксирующих бактерий относятся клубеньковые симбиотические, поселяющиеся на корнях растений семейства бобовых, и свободноживущие нитрифицирующие. Особняком держатся микроорганизмы-денитрификаторы.

Клубеньковые азотфиксирующие бактерии отлично видны на корнях бобовых – их проникновение внутрь корня сопровождается образованием утолщений, внутри которых создается подходящая среда обитания для анаэробных одноклеточных симбионтов. Растение делится с клубе