Хемолитоавтотрофы

Источник энергии ОВР, донор электронов-неорг вещества, источник углерода-углекислый газ. Впервые данная группа бактерий была открыта русским микробиологом С. Н. Виноградским.

Хемолитотрофы могут существовать как в аэробных, так и анаэробных условиях и использовать довольно широкий круг неорганических соединений в качестве источников энергии.

• нитрифицирующие бактерии окисляют восстановленные неорганические соединения азота;

• теоновые бактерии, окисляющие серу, используют в качестве источника энергии H2S, молекулярную серу (S0);

• железобактерии окисляют восстановленное железо или марганец;

• водородные бактерии используют в качестве источника энергии молекулярный водород;

• у карбоксидобактерий единственный источник углерода и энергии – СО2.

Нитрифицирующие бактерии получают энергию в результате окисления восстановленных соединений азота (аммиак, азотистая кислота). Они входят в семейство Nitrobacteriaceae.

В природе процесс нитрификации проходит в две фазы:

Первую фазу – окисление солей аммония до солей азотистой кислоты (нитритов) – осуществляют представители родов Nitrosomonas (вытянутые со жгутиком, подвижные в почве), Nitrosococcus (о,неподвижные в воде), Nitrosolobus, Nitrosospira и Nitrosovibrio:

NH3 + 1,5 O = HNO2 + H2O+ 2,8 *105Дж

В аэробных условиях, усваивают только 5-10%

Вторую фазу – окисление нитритов в нитраты – осуществляют бактерии из родов Nitrobacter (палочка), Nitrospina, Nitrococcus:

HNO2 + 1,5 O =H NO3 (нитрит) + 0,7*105Дж

Все (кроме Nitrobacter-почкование), размножаются бинарным делением.

Все нитрифицирующие бактерии – облигатные аэробы; большинство – облигатные автотрофы

Процесс нитрификации происходит в цитоплазматической мембране.

Переведение азота из аммонийной формы в нитратную способствует обеднению почвы азотом, так как нитраты как весьма растворимые соединения легко вымываются из почвы. В то же время известно, что нитраты –это хорошо используемый растениями источник азота.

Нитрифицирующие бактерии косвенно участвуют в разрушении разного рода сооружений, для которых строительным материалом служат известь и цемент (т. е. различных зданий, автострад и т. д.). Это связано с тем, что нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак, присутствующий в атмосфере или выделяющийся из фекалий животных, до азотной кислоты.

Тионовые

Тионовые бактерии квалифицированы в четыре рода: Thiobacillus (обр споры), Thiobacterium (не обр спор)

Тионовые бактерии способны окислять с получением энергии, помимо молекулярной серы, многие ее восстановленные соединения: сероводород (H2S), тиосульфат (S2O2− ), сульфит (SO ),

Там, где в качестве промежуточного продукта образуется S0, она всегда откладывается вне клетки.

Полное ферментативное окисление тионовыми бактериями молекулярной серы и различных ее восстановительных соединений приводит к образованию сульфата (SO ).

Окисление серы происходит в несколько этапов

H2S +0.5 O2=S+H2O+1,7*10 Дж

Серу запасают в клетке, когда сероводород заканчивается используют запасную серу (реакция черного дня)

S+1,5O2=H2SO4+5*105Дж

Серная кислота обр в клетке и выбрасывается (кальций связывается с кислотой и выбрасывается)

Сера выходит только после смерти

Железобактерии

размножаются поперечным делением. Клетки окруженные чехлами, в которых откладываются оксиды железа.

Окисление железа, приводящее к получению энергии

2FeCO2+ + 1/2 O2 + 3H2O= 2FeOH3+ 2CO2+1,7*105Дж

Бактерии вида Thiobacillus ferroоxidans способны окислять не только Fe2+, но и восстановленные соединения серы.

Окисление Fe2+ происходит на внешней стороне цитоплазматической мембраны; в цитоплазму через мембрану железо не проникает

Грамотрицательные бактерии Gallionella ferruginea имеют бобовидную почковидную форму и относятся к собственно железобактериям. На вогнутой стороне клеток они образуют коллоидный гидроксид железа (ферригидрит), из которого формируют стебельки разной формы. На концах стебельков располагаются клетки.

Большинство железобактерий откладывают оксиды металлов во внеклеточных структурах (капсулах, стебельках,чехлах).

Железо откладывается в виде перитов

В болотах в кислых почвах

Окисляют марганец из 2+ в 4+

Р лептотрикс и кренотрикс 2 совершенных рода, нитчатые, могут переходить к хемоорганогетеротрофу

Р металлогениум сперматозоидной формы

Водородные бактерии

способны получать энергию путем окисления молекулярного водорода с участием О2, а все

вещества клетки строить из углерода СО2.

Н2 + 0,5 О2=H2O+2,3*105 Дж

Получают максимальное количество энергии: 6 АТФ, 1-на окисление субстрата, 5-дыхание

преимущественно грамотрицательные бактерии

р гидрогеномонас, о, окисляет водород с обр воды

неспецифические: Pseudomonas неспорообразующие палочкии

грамотрицательные бактерии окислять водород в аэробных условиях способны Aquaspirillum, Xanthobacter, Paracoccus, Rhizobium, среди грамположительных – Nocardia, Mycobacterium,

Bacillus.

Водородные бактерии играют незаменимую роль в природе, участвуя в круговороте водорода.

Исп в промышленности для получения тюли (синтетического волокна)

Открыл лебедев в 1906 году

Все могут переходить к хемоорганогетеротрофии