růst bakteriálních populací

distribuce v přírodě

prokaryoty jsou všudypřítomné na zemském povrchu. Jsou nalézt v každé přístupné prostředí, od polárního ledu, aby bublající horké prameny, z hor do oceánu, a z rostlinných a živočišných těl lesních půd. Některé bakterie mohou růst v půdě nebo ve vodě na teploty blízké mrazu (0 °C ), zatímco jiní se daří ve vodě při teplotách blízko bodu varu (100 °C )., Každá bakterie je přizpůsobena k životu v určitém environmentálním výklenku, ať už jde o oceánské povrchy, bahenní sedimenty, půdu nebo povrchy jiného organismu. Úroveň bakterií ve vzduchu je nízká, ale významná, zejména pokud byl prach suspendován. V neznečištěné přírodní vodní plochy, bakteriální počítá, může být v tisíc na mililitr; v úrodnou půdu, bakteriální počty mohou být v milionech za gram, a ve výkalech, bakteriální počítá, může přesáhnout miliardy za gram.,

Prokaryotes jsou důležitými členy jejich stanovišť., Přestože jsou malé velikosti, jejich pouhá čísla znamenají, že jejich metabolismus hraje obrovskou roli—někdy prospěšnou, někdy škodlivou—při přeměně prvků v jejich vnějším prostředí. Pravděpodobně každá přirozeně se vyskytující látka a mnoho syntetických látek mohou být degradovány (metabolizovány) některými druhy bakterií., Největší žaludku krávy, bachoru, je fermentační komory, v níž bakterie trávení celulózy ve trav a kanály, převádí je na mastné kyseliny a aminokyseliny, které jsou základní živiny pro krávu a základ pro krávu produkce mléka. Organické odpady v odpadních vodách nebo hromadách kompostu jsou přeměněny bakteriemi buď na vhodné živiny pro metabolismus rostlin, nebo na plynný metan (CH4) a oxid uhličitý., Ostatky všech organických materiálů, včetně rostlin a zvířat, jsou nakonec převedeny do půdy a plynů prostřednictvím činností bakterií a jiných mikroorganismů, a jsou tak k dispozici pro další růst.

Mnoho bakterií žije v potocích a jiných zdrojů vody, a jejich přítomnost v nízké populační hustoty ve vzorku vody nemusí nutně znamenat, že voda je nevhodná ke spotřebě. Voda, která obsahuje bakterie, jako je E., coli, což jsou normální obyvatelé střevního traktu lidí a zvířat, naznačuje, že odpadní voda nebo fekální materiál nedávno znečištěný tento zdroj vody. Takové koliformní bakterie mohou být patogeny (nemoc-působit organismy) sami, a jejich přítomnost signalizuje, že jiné, méně snadno zjištěna bakteriální a virové patogeny mohou být přítomny také. Postupy používané v čištění vody rostliny—usazování, filtrace a chlorace—jsou navrženy tak, aby odstranění těchto a jiných mikroorganismů a infekčních agens, které mohou být přítomny ve vodě, která je určena pro lidskou spotřebu., Čištění odpadních vod je také nezbytné, aby se zabránilo uvolňování patogenních bakterií a virů z odpadních vod do zásob vody. Čistírny odpadních vod také iniciují rozpad organických materiálů (bílkovin, tuků a sacharidů) v odpadních vodách. Rozklad organických látek mikroorganismy ve vodě spotřebovává kyslík (biochemická spotřeba kyslíku), což způsobuje pokles hladiny kyslíku, který může být velmi škodlivé pro vodní život v potocích a jezerech, které dostávají do odpadních vod., Jedním z cílů čištění odpadních vod je oxidovat co nejvíce organického materiálu před jeho vypouštěním do vodního systému, čímž se snižuje biochemická poptávka po kyslíku v odpadních vodách. Nádrže na trávení odpadních vod a provzdušňovací zařízení pro tento účel specificky využívají metabolickou kapacitu bakterií. (Další informace o čištění odpadních vod naleznete v části Práce na životním prostředí: kontrola znečištění vody.)

půdní bakterie jsou extrémně aktivní při provádění biochemických změn transformací různých látek, humusu a minerálů, které charakterizují půdu., Prvky, které jsou zásadní pro život, jako je uhlík, dusík a síra, jsou přeměněny bakteriemi z anorganických plynných sloučenin na formy, které mohou rostliny a zvířata používat. Bakterie také přeměňují konečné produkty metabolismu rostlin a zvířat na formy, které mohou být použity bakteriemi a jinými mikroorganismy. Cyklus dusíku může ilustrovat roli bakterií při provádění různých chemických změn., Dusíku v přírodě existuje v několika oxidačních stavech, jako dusičnany, dusitany, oxidu plynu, několik oxidy dusíku, amoniak a organické aminy (amoniak, sloučeniny obsahující jeden nebo více substituovaných uhlovodíků). Fixace dusíku je přeměna dinitrogenového plynu z atmosféry na formu, kterou mohou používat živé organismy. Některé dusíku stanovení bakterie, jako jsou Azotobacter, Clostridium pasteurianum, a Klebsiella pneumoniae, jsou volně žijící, vzhledem k tomu, že druh Rhizobium žijí v sepětí s luštěnin., Rhizobiové organismy v půdě rozpoznávají a napadají kořenové chloupky svého specifického hostitele rostlin, vstupují do rostlinných tkání a tvoří kořenový uzlík. Tento proces způsobuje, že bakterie ztrácejí mnoho svých volných životních charakteristik. Stávají se závislými na uhlíku dodávaném rostlinou a výměnou za uhlík přeměňují dusíkatý plyn na amoniak, který rostlina používá pro syntézu a růst bílkovin. Kromě toho mnoho bakterií může přeměnit dusičnan na aminy za účelem syntézy buněčných materiálů nebo na amoniak, když se dusičnan používá jako akceptor elektronů., Denitrifikující bakterie přeměňují dusičnan na dusíkatý plyn. Přeměna amoniaku nebo organických aminů na dusičnany se provádí kombinovanými aktivitami aerobních organismů Nitrosomonas a Nitrobacter, které používají amoniak jako dárce elektronů.

V cyklu uhlíku, oxidu uhličitého je převeden do buněčné materiály, rostlinami a autotrofních prokaryot a organického uhlíku se vrátil do atmosféry pomocí heterotrofních forem života. Hlavním rozkladným produktem mikrobiálního rozkladu je oxid uhličitý, který je tvořen dýchajícími aerobními organismy.,

Metan, další plynné konečný produkt metabolismu uhlíku, je relativně malou součástí globálního cyklu uhlíku, ale význam v místní situace a jako zdroj obnovitelné energie pro lidské použití. Produkce metanu je prováděna vysoce specializovanými a povinně anaerobními metanogenními prokaryoty, z nichž všechny jsou archaea. Methanogeny používají jako koncový akceptor elektronů oxid uhličitý a přijímají elektrony z vodíkového plynu (H2). Několik dalších látek může být přeměněno na metan těmito organismy, včetně methanolu, kyseliny mravenčí, kyseliny octové a methylaminů., I přes velmi úzký okruh látek, které mohou být použity methanogens, produkce metanu je velmi běžné v průběhu anaerobní rozklad mnoha organických materiálů, včetně celulóza, škrob, bílkoviny, aminokyseliny, tuky, alkoholy, a většina jiných substrátů. Metan formace z těchto materiálů vyžaduje jiné anaerobní bakterie degradují tyto látky buď acetát nebo na oxid uhličitý a vodík, které jsou potom použity methanogens., Methanogeny podporují růst ostatních anaerobních bakterií ve směsi odstraněním plynného vodíku vytvořeného během jejich metabolických aktivit pro produkci metanu. Spotřeba vodíkového plynu stimuluje metabolismus jiných bakterií.

navzdory skutečnosti, že methanogeny mají tak omezenou metabolickou schopnost a jsou velmi citlivé na kyslík, jsou na zemi rozšířené. Velké množství metanu se produkuje v anaerobním prostředí, jako jsou bažiny a bažiny, ale významná množství se také produkují v půdě a přežvýkavci., Nejméně 80 procent metanu v atmosféře bylo produkováno působením methanogenů, zbytek byl uvolněn z uhelných ložisek nebo vrtů na zemní plyn.