Главные источники энергии.

Если для образования (синтеза) клеточных компонентов используется в основном световая энергия (фотоны), то процесс называется фотосинтезом, а способные к нему виды – фототрофами. Фототрофные бактерии делятся на фотогетеротрофов и фотоавтотрофов в зависимости от того, какие соединения – органические или неорганические – служат для них главным источником углерода.

Фотоавтотрофные цианобактерии (сине-зеленые водоросли), как и зеленые растения, за счет световой энергии расщепляют молекулы воды (H₂O). При этом выделяется свободный кислород (¹/₂O₂) и образуется водород (2H⁺), который, можно сказать, превращает диоксид углерода (CO₂) в углеводы. У зеленых и пурпурных серных бактерий световая энергия используется для расщепления не воды, а других неорганических молекул, например сероводорода (H₂S). В результате также образуется водород, восстанавливающий диоксид углерода, но кислород не выделяется. Такой фотосинтез называется аноксигенным.

Фотогетеротрофные бактерии, например пурпурные несерные, используют световую энергию для получения водорода из органических веществ, в частности изопропанола, но его источником у них может служить и газообразный H₂.

Если основной источник энергии в клетке – окисление химических веществ, бактерии называются хемогетеротрофами или хемоавтотрофами в зависимости от того, какие молекулы служат главным источником углерода – органические или неорганические. У первых органика дает как энергию, так и углерод. Хемоавтотрофы получают энергию при окислении неорганических веществ, например водорода (до воды: 2H₄ + O₂ ® 2H₂O), железа (Fe²⁺ ® Fe³⁺) или серы (2S + 3O₂ + 2H₂O ® 2SO₄^2– + 4H⁺), а углерод – из СO₂. Эти организмы называют также хемолитотрофами, подчеркивая тем самым, что они «питаются» горными породами.

Дыхание.

Клеточное дыхание – процесс высвобождения химической энергии, запасенной в «пищевых» молекулах, для ее дальнейшего использования в жизненно необходимых реакциях. Дыхание может быть аэробным и анаэробным. В первом случае для него необходим кислород. Он нужен для работы т.н. электронотранспортной системы: электроны переходят от одной молекулы к другой (при этом выделяется энергия) и в конечном итоге присоединяются к кислороду вместе с ионами водорода – образуется вода.

Анаэробным организмам кислород не нужен, а для некоторых видов этой группы он даже ядовит. Высвобождающиеся в ходе дыхания электроны присоединяются к другим неорганическим акцепторам, например нитрату, сульфату или карбонату, или (при одной из форм такого дыхания – брожении) к определенной органической молекуле, в частности к глюкозе.

Актиномицеты

Актиномицеты — своеобразная группа микроорганизмов, имеющих признаки отчасти бактерий, отчасти грибов. Типичные актиномицеты представляют собой очень тонкие (0,3—1,5 мкм) нити, моноподиально ветвящиеся и часто лучеобразно распространяющиеся во все стороны, как у грибов. Поперечные перегородки между клетками нитей обычно не обнаруживаются. Состав оболочек, по-видимому, близок к бактериальному. Типичного ядра в клетках не обнаружено.

Вегетативные нити (гифы) находятся в субстрате, на поверхности субстрата и приподнимаются над ним; воздушные гифы у многих актиномицетов закручены в спираль. Ветвление нитей настоящее. Совокупность гиф называют, как и у грибов, мицелием. Размножаются актиномицеты легко обламывающимися кусочками мицелия, а также спорами; половой процесс неизвестен. Споры образуются на ветвях воздушного мицелия простых прямых, реже — мутовчато-разветвленных, или у многих — на концах закрученных спирально.

Споры образуются двояко:

1) путем распадения цитоплазмы гифы на шаровидные, реже — продолговатые, участки, оформляющиеся далее как споры. Пустые участки гифы, остающиеся между спорами, позднее ослизняются;

2) путем распадения специализированной гифы — спороносца — на короткие цилиндрические членики (споры). Споры актиномицетов хорошо выдерживают высушивание, но в противоположность спорам бактерий погибают при кипячении воды.

Прорастают споры, как и у грибов, одним или несколькими выростами, вытягивающимися в гифы. Все актиномицеты грамположительны. Они стойки к щелочам, но, как и настоящие бактерии, очень неустойчивы к кислотам. Большинство их аэробны. Многие выделяют пигменты и летучие пахучие вещества. Живут актиномицеты в почве, в воде, постоянно встречаются в воздухе; их выделяли из молока, сыра, овощей, фруктов, живых и мертвых растений и т. п.

В 1 г почвы встречаются десйтки, сотни тысяч и миллионы актиномицетов; они обусловливают запах земли (Actinomyces odorifer и др.). Актиномицеты участвуют в разложении органических веществ в почве и в процессах круговорота веществ. Некоторые актиномицеты вызывают опасные заболевания человека и домашних животных — актиномикозы. Парша клубней картофеля (непорошистая) вызывается актиномицетами (Actinomyces scabies и др.). По некоторым данным, актиномицеты, способные усваивать атмосферный азот, образуют клубеньки на корнях ольхи и лоха. Особенно большое внимание привлекли к себе актиномицеты в три последних десятилетия, когда выяснилось, что многие из них вырабатывают антибиотики.

В лабораториях многих стран из почв ежегодно выделяют сотни тысяч культур актиномицетов, тщательно изучаемых и исследуемых на антибиотические свойства. Из актиномицетов получают стрептомицин, биомицин, террамицин, тетрациклин и другие антибиотики. Классификация актиномицетов находится в настоящее время в состоянии разработки. Одни исследователи придают главное значение морфологическим признакам (строение спороносцев и др.), другие — культуральным признакам (образование пигментов и т. п.), третьи учитывают совокупность признаков.