Разнообразие трофических связей в микробном сообществе
Страница 1

Биология » Галофильные микроорганизмы озера Мраморное » Разнообразие трофических связей в микробном сообществе

Трофическая структура микробного сообщества определяется взаимодействиями между функциональными группами микроорганизмов. Это обуславливает функционирование сообщества как целостной системы с путями метаболизма, определяемыми термодинамическими закономерностями. Из имеющегося набора функционально сходных организмов доминируют те кинетические характеристики, которые наиболее соответствуют условиям, складывающимся в сообществе (Заварзин, Колотилова, 2001).

Микробные сообщества существуют в разных условиях и сильно различаются. Тем не менее, трофические взаимоотношения между разными группировками микроорганизмов сходны в общих чертах (Заварзин, 1993).

Структура микробных сообществ во многом определяется возможностями развития первичных продуцентов, причем требованиям устойчивости удовлетворяют только оксигенные фототрофные организмы. Аноксигенные фототрофы участвуют либо в прямых трофических цепях с глубинным источником Н2 или Н2S, либо во вторичной продукции, замыкая процесс деструкции ОВ. Развитие аноксигенных фототрофов обеспечивает также полное поглощение света в сообществе, способствующих деятельности бактерий - деструкторов. Фотосинтез определяется реакцией СO2+Н2O=СН2O+O2, где СН2O - символ органического углерода, более точно отражаемого уравнением Редфильда (СН2О)106(NНз)16(НзРO4)4.

Разложение мортмассы начинают гидролитики специализированные по определенным полимерам. Деструкторы биополимеров делятся на две группы: организмы, разлагающие легко гидролизуемые соединения (чаще всего аммонификаторы), и организмы, разлагающие устойчивые полимеры клеточной стенки (например, целлюлозоразлагающие бактерии). Гидролиз последних идет вне клетки, поэтому часть их продуктов, такие как дисахариды, рассеиваются и служат субстратом для диссипотрофов. Типичным примером этой группы в анаэробных условиях являются спирохеты. Процесс деструкции легкогидролизуемых веществ (пектина, крахмала) идет быстро и из диссипотрофов выигрывают организмы с большей скоростью рoста, составляющие значительную часть выделяемых в чистую культуру организмов-копиотрофов. Преимущественно они представлены протеобактериями, включающими большинство грамотрицательных организмов с развитым перипластом. Если гидролитики ограничены поверхностью гидролизуемых веществ твердой фазы, то для диссипотрофов ограничения обусловлены притоком рассеиваемых веществ. Существенно, что среди бактерий практически отсутствуют организмы, способные разлагать лигнин. Большинство бактерий не обладают лигниназной активностью или же обладают ею в очень слабой степени (Заварзин, 1998).

Конечными продуктами обмена первичных анаэробов являются несбраживаемые продукты: Н2, ацетат, ЛЖК. Соответственно используемым субстратам выделяют гидрогенотрофные и ацетотрофные организмы. Разложение иных продуктов брожения, в том числе спиртов, суммарно обозначаемых как ЛЖК, включает два варианта: прямое окисление при достаточном окислительном потенциале акцептора или конверсию в водород и ацетат особой группой синтрофных организмов.

Возможность использования несбраживаемых продуктов этой первой фазы обычно связывают с внешними акцепторами электрона: нитратами, окисным железом и марганцем, сульфатами. Их осуществляют бактерии, составляющие группировку вторичных анаэробов.

Вторичные анаэробы используют лишь ограниченное число простых органических соединений - лактат, этанол, Н2 и др. Ключевым процессом при разложении несбраживаемых веществ служит межвидовой перенос Н2 и сопряженный с ним ацетогенез. Межвидовой перенос Н2 обуславливает термодинамическую возможность разложения несбраживаемых веществ, если Н2 удаляется из системы. За счет межвидового переноса Н2 существует группа синтрофных организмов. Внутренним акцептором Н2 в системе может служить только СО2. Ее восстановление в катаболических реакциях осуществляют литотрофные организмы: метаногены и гомоацетогены. Внутриклеточный обмен их во многом сходен, но в одном случае продуктом восстановления служит СН4 по уравнению 4Н2+СО2=СН4+2Н2О, а во втором - ацетат по уравнению 3Н2+2СО2=СН3СООН+2Н2О. Существенное отличие между гомоацетогенами и метаногенами заключается в нижней пороговой концентрации Н2, достигаемой в результате их деятельности. Для водородных метаногенов эта величина в мезофильных условиях значительно превышает значения, чем у ацетогенов (Боднар и др., 1987). Поэтому водородные метаногены оказываются движущей силой всего анаэробного разложения ОВ, обеспечивая возможность окисления продуктов брожения.

Страницы: 1 2 3


Также смотрите:

Позы дельфинов
Наблюдая за поведением дельфинов в неволе русский исследователь Барышников Н.С. выделил несколько характерных положений, принимаемых ими в различных ситуациях. Позы повторялись в определенной обстановке многими дельфинами, и это позволяло считать их постоянными ситуац ...

Аденилатциклазная система
При участии аденилатциклазной системы реализуются эффекты сотни различных по своей природе сигнальных молекул гормонов, нейромедиаторов, эйкозаноидов. Функционирование системы трансмембранной передачи сигналов обеспечивают белки: Rs-рецептор сигнальной молекулы, кот ...

Генетическая транформация соматических клеток млекопитающих
Культуры трансформированных клеток млекопитающих используют для получения различных веществ. Хотя культуры клеток животных, особенно при массовом выращивании, гораздо менее экономичны, чем бактериальные дрожжевые культуры, они обладают существенным преимуществом - спо ...