NUTRIȚIA BACTERIILOR

Natura sursei de energie 1. Energia fototrofică din reacții fotochimice, sursa de energie din lumină 2. Energia chemotrofă din reacțiile chimice independente de lumină, sursa de energie din substanțe organice sau anorganice absorbite din mediu Natura donatorilor de electroni utilizată 1. Litotrofă: anorganică 2 . Organotrofe: materiale organice din plastic (sursă de materiale de construcție a celulelor) 1. Autotrofe: toate produsele lor metabolice sunt obținute din substanțe anorganice (CO 2, H 2 O, săruri minerale) 2. Heterotrofe: nu sunt capabile să sintetizeze toate metabolismele lor produse și, prin urmare, absorb materia organică din mediu

Tipuri nutritive de bacterii după sursa de energie și natura materialelor plastice Denumirea bacteriilor după tipul de nutriție Sursa de energie Donatori exogeni de hidrogen (electroni) Sursă de carbon Fotolitoautotrof Oxidarea materialelor organice Oxidarea materialelor anorganice CO 2 Materiale organice CO 2 Materiale anorganice Materiale organice Materiale organice Notă: Fotolitoautotrofe vegetale, organisme animale și ciuperci chimioorganoheterotrofe

Bacterii fotosintetice Fotosinteza: lumina este sursa de energie, CO 2 este sursa de carbon În plante: CO 2 + H 2 O (CH 2 O) + H 2 O + O 2 Faza luminoasă: conversia energiei luminoase în energie chimică Clorofila din cromatoforii absoarbe cuantul luminos, activând astfel ATP NADPH + H + se formează ATP: sursă de energie, donator de hidrogen NADPH + H + Secțiunea întunecată a CO 2 este legată de un acceptor de electroni endogen de enzima Rubisco

1. Glosar de bacterii fotolitoautotrofe Fotolitoautotrof: sursă de energie a luminii Fotolitoautotrof: leagă dioxidul de carbon în prezența donatorilor de electroni anorganici (Na 2 S 2 O 3, H 2, H 2 S) Fotolitoautotrof: sursă de carbon a substanțelor anorganice și chiar în solurile inundate CO 2 poate fi sechestrat în condiții anaerobe! Bacterii cu sulf verde, bacterii cu sulf purpuriu

Bacteriile de sulf verzi (Chlorobiaceae) sunt verzi datorită clorofilei Anaerobe CO 2 + H 2 S (CH 2 O) + H 2 O + S 2 CO 2 + H 2 (CH 2 O) + H 2 O 3CO 2 + 2S + 5H 2 O 3 (CH 2 O) + 2H 2 SO 4 2CO 2 + Na 2 S 2 O 3 + 3H 2 O 2 (CH 2 O) + Na 2 SO 4 + H 2 SO 4 Acumularea picăturilor de sulf elementare în afara celulei

Bacteriile purpurii de sulf (Chromatiaceae), culoarea carotenoidelor, ascund culoarea verde a clorofilei. În absența donatorilor anorganici de electroni, aceștia pot folosi și donatori organici de hidrogen. Picăturile elementare de sulf se acumulează în celulă sub formă de incluziuni de bani.

2. Glosar de bacterii fotoorganoautotrofe Fotoorganoautotrofă: sursă de lumină Fotoorganoautotrofă: donatori de hidrogen organic Fotoorganoautotrofă: sursă de carbon de substanțe anorganice Au nevoie de vitamine din mediul în care trăiesc în nămol de culoare verde clorofilă

Bacteriile chimiotrofice câștigă energia de care au nevoie pentru viață în timpul diverselor reacții chimice, activitatea lor fiziologică nu necesită lumină

3. Explicația numelui bacteriilor chemolitoautotrofe Sursă de energie chemolitoautotrofă din reacții chimice Chemolitoautotrof: donatori anorganici de electroni Chemolitoautotrof: sursă de carbon substanțe anorganice Autotrofe opționale și obligatorii

. Bacterii nitrificante în soluri, ape Bacterii nitrit: de la amoniu la nitriți Bacterii nitrați: de la nitriți la nitrați Energia din aceste reacții chimice este utilizată pentru asimilarea CO 2 Nitrosomonas, Nitrobacter, bacterii în formă de tijă Aerobic obligatoriu

Importanța bacteriilor nitrificante Plantele pot folosi nitrați mult mai bine decât amoniul. Pot contribui la creșterea conținutului de nitrați din lacuri și ape subterane, contribuind astfel la eutrofizarea lor. Acidul azotic format în timpul activităților lor poate ataca monumente, sculpturi, picturi

b. Bacterii incolore de sulf (bacterii sulfofilizante, sulfobacterii) H 2 S și Na 2 S 2 O 3 sunt oxidate în acid sulfuric și sulfați Incluziuni de bani Fire și bacterii incolore de sulf incolore

Bacterii de sulf filamentoase În ape, rareori în sol Filamentele lor constau din mai multe celule individuale Beggiatoa, Thiothrix, Thiospira Beggiatoa alba

Bacterii incolore de sulf incolore Achromatium: trăiesc în ape Celulele lor sunt mari și ovale Thiobacillaceae: în soluri, apele minelor Celule în formă de tijă

Bacterii incolore de sulf incolore Sulfolobus: Locuiesc în surse de căldură Archarbacteria

c. Bacterii de fier (siderobacterii) Ionul de fier divalent este oxidat la trivalent Atrofii faciale în general opționale: tranziție la heterotrofie în prezența materiei organice Aerobi În ape, ape miniere, soluri Sphaerotilus: autopurificare a apelor poluate

Bacterii de fier non-filamentoase Constând din celule discrete Siderocapsa (sferă), Thiobacillus ferroxidans (tijă), Gallionella (peduncul) Bacteriile de fier filamentoase formează mai multe celule individuale într-un filament, filamentele sunt ramificate Crenothrix, Leptothrix

d. Bacterii de hidrogen Hidrogenul oxidează și leagă dioxidul de carbon cu energia eliberată Autotrofe opționale, materia organică poate fi utilizată și pe mediul organic Paracoccus denitrificans anaerob opțional

e. Monoxid de carbon oxidant bacterii Monoxid de carbon dioxid de carbon Monoxid de carbon metan Carboxidomonas oligocarbophila

4. Explicarea denumirii bacteriilor kemoorganoautotrofe Sursa de energie kemoorganoautotrofă din reacțiile chimice Kemoorganoautotroph: donatori de electroni organici Kemoorganoautotroph: sursă de carbon a substanțelor anorganice Pseudomonas oxalaticus: oxidează acidul oxalic și acidul formic

5. Glosar de bacterii chemolytoheterotrophic Chemolithohetotrophic: sursă de energie din reacții chimice Chemolithoheterotrophic: donatori anorganici de electroni Chemolithoheterotrophic: sursă de carbon materie organică Desulfovibrio desulfuricans atât aerobă, cât și anaerobă

6. Explicația denumirii bacteriilor chimioorganoheterotrofe Kemoorganoheterotroph: sursă de energie din reacții chimice Kemoorganoheterotroph: donatori de electroni organici Kemoorganoheterotroph: sursă de carbon materie organică Unii utilizatori de materiale organice: Citofagă numai celuloză, glucoză și alte tipuri de zahăr Utilizând mai multe substanțe organice: de ex. Pseudomonas fluorescens 200 de substanțe organice diferite Degradarea, autopurarea apelor

Criterii de clasificare 1. Compușii folosiți conțin azot sau fără azot a) Descompune substanțe fără N: - de ex. zaharuri în condiții anaerobe: fermentație b) în condiții anaerobe cu conținut de N: putregai 2. Pe baza naturii materiei organice utilizate: a) Saprofit: se folosește materie organică din organisme moarte b) Paraziți: se folosește materie organică din organisme vii 3. Pe baza capacității de sintetizare: a) Sunt capabili să producă toți compușii care alcătuiesc celulele lor dintr-un singur compus extern, săruri minerale și apă b) Compușii lor formatori de celule sunt derivați dintr-o substanță organică, dar au nevoie de factori de creștere c ) Nevoi nutriționale speciale: nevoi nutritive nu sunt cunoscute exact, crescute numai în medii care pot fi plasma sanguină) conține, de exemplu, sifilisul bacterian patogen sau lepra

Substanțe organice care sunt absolut necesare pentru dezvoltarea bacteriilor, dar pe care bacteria însăși nu le poate sintetiza Nu toate bacteriile o necesită! 1. Factori de creștere care au rol de coenzimă - vitamine 2. Factori de creștere care nu au rol de coenzimă în sinteza substanțelor celulare De exemplu aminoacizi, purine și baze pirimidinice

BACTERII DE RESPIRARE

Setul de reacții biochimice oxidoreductive într-o celulă care eliberează energia câștigată din mediu în celulă. Care este acceptorul final de electroni?

Respirație aerobă Oxidare totală: acceptor de electroni ai oxigenului molecular Produse finale ale apei și dioxidului de carbon Glucoză + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + 2820,69 kj Oxidare parțială Produse finale ale acizilor organici și apei Glucoză + oxigen acid oxalic + apă + 1029,51 kj

Respirație anaerobă Acceptori finali de electroni materie anorganică (sulfați, nitrați, FeIII) C 6 H 12 O 6 + H 2 SO 4 6CO 2 + 6H 2 O + 3 H 2 S + 175,77 kj

Fermentare Acceptorul final de electroni este o substanță organică Fermentare alcoolică: C 6 H 12 O 6 alcool etilic + 2CO 2 + 112 kj Fermentare cu acid lactic: C 6 H 12 O 6 acid lactic + 75,33 kj

Clasificarea tipurilor respiratorii în funcție de modul în care se comportă bacteriile față de oxigen 1. Bacteriile aerobe obligatorii necesită oxigen Suprafața mediului este foarte mult de ex. Bacterii incolore de sulf, Bacillus subtilis, Mycobacterium tuberculosis 2. Bacteriile anaerobe obligatorii nu au nevoie de oxigen, sunt toxice pentru oxigen Ei cresc în straturile inferioare ale mediului Pot fi găsite în straturi Bacterii formatoare de metan în prezența tuturor E. A coli, Proteus vulgaris 4. Bacteriile microaerofile au nevoie doar de o cantitate mică de oxigen Mediul conține o zonă intermediară Neisseria gonnorheae

Producția de lumină bacteriană Chemoorganoheterotrofe Aerobi obligatorii sau anaerobi facutativi (produc lumină numai în prezența oxigenului) Chimioluminiscență: enzima Luciferază 1. Paraziți: pe insecte și crustacei 2. Pe simbionți: în organele ușoare ale unor pești, cefalopode: