Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Характеристика группы. Сульфатвосстанавливающие бактерии — группа, объединяющая строго анаэробные прокариоты с различными морфологическими, физиологическими и биохимическими признаками, обладающие способностью активировать сульфат и восстанавливать его до сульфида в системе энергетического метаболизма. В настоящее время в состав группы входят 8 родов (табл. 42). Среди них есть одноклеточные и нитчатые формы. Одноклеточные бактерии — прямые или изогнутые палочки, кокки, спиралевидные клетки, некоторые образуют скопления в виде пакетов; неподвижные или передвигающиеся с помощью перитрихиальных или полярных жгутиков. Трихомные формы, отнесенные к роду Desulfonema, достигают в длину нескольких миллиметров; обладают типичным для таких форм скользящим движением. За исключением представителей двух родов (Desulfototna-culum и Desulfonema), все сульфатвосстанавливающие бактерии имеют клеточную стенку грамотрицательного типа. Бактерии рода Desul-fotomaculum характеризуются также способностью образовывать эндоспоры. На гетерогенность группы указывает большой диапазон значений ГЦ-оснований ДНК (34—67%) •
Большинство сульфатвосстанавливающих бактерий — мезофилы, оптимальный рост наблюдается при температурах 25—30°; у некоторых культур оптимум сдвинут до 35—40°. Выделены и термофильные виды с оптимумами роста при 55 и 66°.
Все сульфатвосстанавливающие бактерии — облигатные анаэробы. Более того, они относятся к категории строгих анаэробов. Для роста чистых культур этих бактерий требуется не только отсутствие O2, но низкий окислительно-восстановительный потенциал среды (в области от О до —100 мВ). Для создания необходимых условий в среду обычно добавляют вещества с восстановительными свойствами.
Биосинтетические способности сульфатвосстанавливающих бактерий разнообразны. Некоторые из них растут только на средах с добавлением дрожжевого экстракта. Многие виды могут расти на синтетических средах, не содержащих дрожжевого экстракта. Специфические потребности для их роста — несколько витаминов группы В. Описаны культуры, не зависящие от экзогенных витаминов.
В качестве источника углерода и энергии сульфатвосстанавливающие бактерии используют главным образом органические кислоты, в первую очередь пируват и лактат. Некоторые виды могут потреблять также сукцинат, фумарат, малат. Обнаружена способность использовать жирные кислоты, содержащие от 1 до 12—18 углеродных атомов.
БАКТЕРИИ СУЛЬФАТВОССТАНАВЛИВАЮЩИЕ - (сульфатредуцирующие) анаэробные микроорганизмы, восстанавливающие сульфаты до сероводорода; окисляют ограниченное число простых органических соединений, таких как молочная, пировиноградная, щавелево-уксусная и др. кислоты, некоторые спирты и т. д.; способны также окислять водород. Бактерии сульфатовосстанавливающие широко распространены в водах месторождений нефти, серы, сульфидных руд, в осадках восстановительной среды современных водоемов. В пластовой воде нефтяных залежей бактерии сульфатовосстанавливающие развиваются за счет продуктов жизнедеятельности углеводородокисляющих бактерий. Бактериальная сульфатредукция является одним из основных процессов анаэробного окисления органического вещества на стадиях седиментогенеза и раннего диагенеза. Сульфатредукция — важнейшее звено глобального цикла серы в биосфере.
БАКТЕРИИ СУЛЬФАТВОССТАНАВЛИВАЮЩИЕ (СУЛЬФАТРЕДУЦИРУЮЩИЕ) — гр. строго анаэробных микроорганизмов, восстанавливающих сульфаты до сероводорода . Б. с. используют в качестве источника энергии окисление орг. веществ или молекулярного водорода. В последнем случае они частично пользуются автотрофной системой питания. Широко распространены в природе (в солоноватоводных водоемах, в подземных водах, в м-ниях нефти, серы, сульфидных руд и пр.), участвуя прямо или косвенно в образовании сероводорода, самородной серы, пирита, сернистых соединений нефти и др. Процесс восстановления сульфатов в биосфере в подавляющем большинстве случаев связан с деятельностью Б. с. Являются активным агентом фракционирования изотопов серы в природе. Син.: бактерии десульфатизирующие, бактерии десульфирующие (десульфурирующие). Последние два синонима неточны, так как специфика процесса, осуществляемого Б. с., состоит не в удалении серы (десульфуризации), а в восстановлении сульфатов (десульфатизации).
В настоящее время известен ряд бактерий, способных окислять органические соединения или молекулярный водород в анаэробных условиях, используя в качестве акцепторов электронов в дыхательной цепи сульфаты, тиосульфаты, сульфиты, молекулярную серу. Этот процесс получил название диссимиляционной сульфатредукции, а бактерии, осуществляющие этот процесс — сульфатвосстанавливающих или сульфатредуцирующих.
Все сульфатвосстанавливающие бактерии — облигатные анаэробы.
Сульфатвосстанавливающие бактерии получают энергию в процессе сульфатного дыхания при переносе электронов в электронтранспортной цепи. Перенос электронов от окисляемого субстрата по электронтранспортной цепи сопровождается возникновением электрохимического градиента ионов водорода с последующим синтезом АТФ.
Подавляющее большинство бактерий этой группы хемоорганогетеротрофы. Источником углерода и донором электронов для них являются простые органические вещества — пируват, лактат, сукцинат, малат, а также некоторые спирты. У некоторых сульфатвосстанавливающих бактерий обнаружена способность к хемолитоавтотрофии, когда окисляемым субстратом является молекулярный водород.
Сульфатвосстанавливающие эубактерии широко распространены в анаэробных зонах водоёмов разного типа, в иле, в почвах, в пищеварительном тракте животных. Наиболее интенсивно восстановление сульфатов происходит в соленых озерах и морских лиманах, где почти нет циркуляции воды, и содержится много сульфатов. Сульфатвосстанавливающим эубактериям принадлежит ведущая роль в образовании сероводорода в природе и в отложении сульфидных минералов. Накопление в среде H2S часто приводит к отрицательным последствиям — в водоемах к гибели рыбы, в почвах к угнетению растений. С активностью сульфатвосстанавливающих эубактерий связана также коррозия в анаэробных условиях различного металлического оборудования, например, металлических труб.
Институт микробиологии АН СССР
ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ ПРОКАРИОТ
Эволюция и биоценотические кризисы. М.: Наука. 1987. С. 144–158.
В плохо аэрированных, затопляемых почвах, с дефицитом О2, а также в водах (лиманах, некоторых морях и других водоемах) в зоне анаэробиоза происходит микробиологическое восстановление сульфатов. Иногда этот процесс называетсяДесульфофикацией.
Бактерии, вызывающие восстановление сульфатов, разделяют на два рода: неспорообразующие—Desulfovibrio и спорообразующие — Desulfotomaculum.
К роду Desulfovibrio относят неспороносные, грамотрицательные изогнутые палочки, иногда S-образные или спиральные, имеющие полярные жгутики и отличающиеся усиленной подвижностью. Это облигатные анаэробы, мезофилы (оптимальная температура для них 30°С). Обнаружены в морской воде и иле, пресной воде и почве. Типичный вид Desulfovibrio desulfuricans.
Бактерии рода Desulfotomaculum представлены грамотрицательными прямыми или изогнутыми палочками. Образуют споры, подвижны, с перитрихиальным расположением жгутиков. Облигатные анаэробы восстанавливают сульфаты до сульфидов. Обнаружены в пресных водах, почвах, геотермальных областях, некоторых испорченных продуктах, кишечнике насекомых и в рубце животных. Один из видов этого рода — Desulfotomaculum nigrificans может превращать сульфаты в сульфиды при высоких температурах (оптимум развития 55 С).
Сульфатвосстанавливающие бактерии — весьма специализированная группа микроорганизмов, которая использует сульфат в качестве акцептора электронов (водорода) в анаэробных условиях для окисления органических соединений или водорода. Вопреки ранее распространенным представлениям сульфатвосстанавливающие бактерии не способны к автотрофному связыванию СО2 и для своего роста нуждаются в готовых органических веществах, то есть они относятся к хемоорганогетеротрофам. Донором электронов (водорода) служат углеводы, органические кислоты, спирты, а также молекулярный водород. Водород окисляемых органических субстратов переносится на окисленные соединения серы (сульфаты, сульфиты, тиосульфаты), которые восстанавливаются до H2S.
Анаэробное окисление органических веществ сульфатвосстанавливающими бактериями является неполным и ведет к аккумуляции уксусной кислоты в качестве конечного продукта. Приведем пример реакции подобного типа:
2CH3CHOHCOONa + MgS04 →H2S + 2CH3COONa + CО2 + MgC03 + H2О
Сульфатвосстанавливающие бактерии могут наносить ущерб, разрушая материалы, неустойчивые к сероводороду. Так, установлено разрушение этими организмами нефтяных продуктов, загрязнение сероводородом промышленного газа и т. д. Деятельность сульфатвосстанавливающих бактерий — одна из причин коррозии металлического оборудования в анаэробной зоне. Считают, что ущерб от коррозии трубопроводов под землей наполовину вызван этими микроорганизмами.
Сероводород имеет токсические свойства. В случае накопления его в почве растительность быстро погибает. Если сероводород образуется в водоеме, то растения и животные в нем также гибнут. В некоторых озерах, лиманах и даже в открытом море на определенной глубине (в Черном море на глубине 200 м) сероводород накапливается в таком количестве, что развитие живых существ там подавляется.
В то же время бактерии, восстанавливающие сульфаты, играют большую роль в геологических процессах. Они образуют H2S, участвующий в образовании серных руд. При окислении H2S серобактериями появляются залежи серы промышленного значения. Сульфатвосстанавливающие бактерии участвуют не только в возникновении месторождений серы, но и в образовании сульфидных руд.