תזונה של חיידקים. אוטוטרופים והטרוטרופים.
חיידקי נשימה
ניתן לחלק חיידקים לשתי קבוצות על סמך האופן שבו הם משיגים אנרגיה: אירובי ואנאירובי. חיידקים אירוביים משתמשים בחמצן כדי לפרק חומרים אורגניים. בעת הפיצול משתחררת אנרגיה המושקעת בתהליכים חיוניים. לכן, חיידקים אירוביים יכולים לחיות רק בסביבת חמצן הנחוצה לנשימה שלהם.
חיידקים אנאירוביים מקבלים אנרגיה כתוצאה מפירוק נטול חמצן של חומר אורגני - תסיסה או ריקבון.
חיידקים אנאירוביים התגלו על ידי הביולוג הצרפתי לואי פסטר בשנת 1861. תגלית זו הדהימה את הביולוגים, שכן כולם האמינו שהחיים קשורים בהכרח לנשימה, כלומר לשימוש בחמצן. החיידק האנאירובי הראשון שהתגלה על ידי ל. פסטר היה clostridium butyricum, חיידק הגורם לתסיסה של פחמימות.
תסיסה היא פירוק אנזימטי נטול חמצן של פחמימות.
חיידקי חומצת חלב, למשל, מפרקים מולקולת גלוקוז לשתי מולקולות של חומצת חלב. את האנרגיה המשתחררת באותו זמן הם משתמשים לתהליכי חיים. ניתן לכתוב תגובה זו בסמלים כימיים באופן הבא:
C 6 H 12 0 6 2 C 3 H 6 0 3 + ENERGY
תגובות כאלה מתרחשות במהלך החמצת חלב, ייצור קפיר, כרוב כבוש, מתן שתן, תפוחים. הסוכרים המצויים בחלב, ירקות ופירות מתפרקים לחומצה לקטית, והחיידקים מקבלים את האנרגיה הדרושה להם. אך יחד עם זאת, החומציות של המדיום עולה בהדרגה, והיא הופכת בלתי מתאימה לחיי חיידקים. לכן, לאחר התסיסה, ניתן לאחסן מוצרי מזון לאורך זמן.
חיידקים אנאירוביים מחולקים ל-obligate, שאינם יכולים לחיות בנוכחות חמצן, ופקולטטיביים, החיים הן בחמצן והן בסביבה אנוקסית.
לפי אופן התזונה ניתן לחלק את החיידקים לשניים קבוצות גדולות: אוטוטרופים והטרוטרופים.
אוטוטרופים הם חיידקים המסוגלים לסנתז חומר אורגנימאנאורגנית.
אם נעשה שימוש בסינתזה אנרגיה סולארית, אז חיידקים נקראים פוטוסינתזה, ואם האנרגיה משתחררת במהלך שונים תגובה כימית, - כימוסינתזה.
לכל האוטוטרופים יש שתי קבוצות גדולות של אנזימים. חלקם מספקים סינתזה של חומרים אורגניים פשוטים מאלו אורגניים, בעוד שאחרים, תוך שימוש בחומרים אלו (גלוקוז וכו'), מסנתזים קומפלקס תרכובות אורגניות(עמילן, מוריין, חלבונים וכו').
חיידקים פוטוסינתטיים כוללים חיידקים סגולים וירוקים. בניגוד לצמחים, הם מקבלים מימן (H) לא ממים (H 2 0), אלא ממימן גופרתי (H 2 S). בסמלים כימיים ניתן לכתוב את התגובה של פוטוסינתזה חיידקית באופן הבא:
CO 2 + H 2 S C n H 2 n O n + H 2 0 +S
בצורת פוטוסינתזה זו לא משתחרר חמצן, וגופרית מצטברת בתאי חיידקים. סוג זה של פוטוסינתזה נקרא אנאירובי.
חיידקים פוטוסינתטיים חיים לרוב במאגרים על פני הסחף, וכמה מינים חיים במעיינות חמים.
אופי שונה של פוטוסינתזה (אירובי) בציאנובקטריה. אלו הם האורגניזמים העתיקים ביותר שהופיעו על הפלנטה שלנו לפני כ-3 מיליארד שנים. הם חיים בעיקר במקווי מים מתוקים, לפעמים גורמים ל"פריחת מים". מינים מסוימים חיים בים ובאוקיינוסים, כמו גם ביבשה, ויוצרים לוחות ירוקים על אדמה, אבנים וקליפת עצים.
פוטוסינתזה בציאנובקטריה דומה לזו שבצמחים, ובאמצעות סמלים כימיים ניתן לבטא אותה באמצעות המשוואה הבאה:
CO 2 + H 2 O C n H 2 n O n + O 2
ציאנובקטריות היו הספקיות היחידות של חמצן לאטמוספירה במשך 800 מיליון שנה.
חיידקים כימוסינתטיים התגלו לראשונה על ידי המדען הרוסי S.N. Vinogradsky בשנת 1890. חיידקים אלו משתמשים באנרגיה המשתחררת במהלך החמצון של תרכובות אמוניה, חנקן, ברזל וגופרית.
חיידקים הטרוטרופיים משתמשים בחומרים אורגניים מוכנים המיוצרים על ידי אורגניזמים או שאריות של גופות מתות לצורך תזונה.
לחיידקים אלו יש שתי דרכים להשיג את האנרגיה הדרושה: תסיסה וריקבון.
ריקבון הוא פירוק אנזימטי אנאירובי של חלבונים ושומנים.
אם חיידקים משתמשים בשרידי גופות מתים לכל החיים, אז הם נקראים ספרוטרופים. המיקרוביולוג הצרפתי המפורסם לואי פסטר הצביע בסוף המאה ה-19 על התפקיד החשוב ביותר של חיידקים ספרטרופיים בטבע. חיידקים אלו, יחד עם פטריות עובש, הם מפרקים (מ-lat. Reduce – החזר). על ידי פיצול שאריות אורגניות למלחים מינרליים, הם מנקים את כוכב הלכת שלנו מגוויות בעלי חיים ושרידי צמחים, מספקים לאורגניזמים חיים מלחים מינרליים וסוגרים את מעגל החומרים בטבע.
יחד עם זאת, חיידקים נרקבים, עלייה במזון, גורמים לקלקול שלהם. כדי להגן על מוצרי מזון מפני מפרקים, הם נתונים לייבוש, כבישה, עישון, המלחה, הקפאה, תסיסה או שיטות מיוחדותשימורים - פסטור או עיקור.
לואי פסטר פיתח שיטה לשימור מוצרי מזון נוזליים (חלב, יין, בירה וכו'), שנקראה פיסטור. כדי להשמיד חיידקים, הנוזל מחומם לטמפרטורה של 65 - 70 מעלות צלזיוס ודגירה במשך 15 - 30 דקות.
הרס מוחלט של חיידקים מושג על ידי עיקור. במקרה זה, המוצרים נשמרים ב-140 מעלות צלזיוס למשך כ-3 שעות, או שהם מטופלים בגזים, קרינה קשה וכו'.
חיידקים פתוגניים גורמים למחלות כמו כולרה, מגפה, שחפת, דלקת ריאות, סלמונלוזיס, חום חוזר, דלקת שקדים, דיפטריה, טטנוס ומחלות אנושיות רבות אחרות, כמו גם מחלות שונות של בעלי חיים וצמחים.
המחקר של חיידקים פתוגניים הוחל על ידי ל. פסטר ופותח בעבודותיהם של רוברט קוך, א' סמית', דנילה סמוילוביץ', ס. קיטאסאטו.
זה זמן רב ידוע שקטניות מגדילות את פוריות הקרקע. תיאופרסטוס והמדען הרומי גאיוס פליניוס האב כתבו על כך.
בשנת 1866, הבוטנאי ומדען הקרקע הרוסי הידוע M. S. Voronin שם לב שיש הא
נפיחויות סרטניות - גושים הנוצרים כתוצאה מפעילות חיונית של חיידקים.
רק 20 שנה לאחר מכן הצליח המיקרוביולוג ההולנדי מרטין בייג'רינק להוכיח שחיידקים מתיישבים על שורשי צמחי הקטניות, מקבלים מהם חומרים אורגניים מוכנים, ובתמורה מעניקים לצמח חנקן נחוץ, אותו הם סופגים מהאוויר.
כך התגלתה הסימביוזה של חיידקים עם צמחים. מחקר נוסף הראה שלא רק עם צמחים, אלא גם עם בעלי חיים ואפילו עם בני אדם. כמה סוגים של חיידקים מתיישבים במעי האנושי, הניזונים משאריות מזון לא מעוכל, ומעניקים בתמורה ויטמינים וכמה חומרים אחרים הנחוצים לחיי אדם.
ניתן לחלק את החיידקים לשתי קבוצות גדולות לפי אופן התזונה: אוטוטרופים והטרוטרופים.
אוטוטרופים נקראים חיידקים המסוגלים לסנתז חומרים אורגניים מאי-אורגניים.
אם אנרגיה סולארית משמשת לסינתזה, אז חיידקים נקראים פוטוסינתטיים, ואם האנרגיה המשתחררת במהלך תגובות כימיות שונות נקראת כימוסינתזה.
לכל האוטוטרופים יש שתי קבוצות גדולות של אנזימים. חלקם מספקים סינתזה של חומרים אורגניים פשוטים מאלה אורגניים, בעוד שאחרים, תוך שימוש בחומרים אלו (גלוקוז וכו'), מסנתזים תרכובות אורגניות מורכבות (עמילן, מוריין, חלבונים וכו').
חיידקים פוטוסינתטיים כוללים חיידקים סגולים וירוקים. בניגוד לצמחים, הם מקבלים מימן (H) לא ממים (H 2 0), אלא ממימן גופרתי (H 2 S). בסמלים כימיים ניתן לכתוב את התגובה של פוטוסינתזה חיידקית באופן הבא:
CO 2 + H 2 S C n H 2 n O n + H 2 0 +S
בצורת פוטוסינתזה זו לא משתחרר חמצן, וגופרית מצטברת בתאי חיידקים. סוג זה של פוטוסינתזה נקרא אנאירובי.
חיידקים פוטוסינתטיים חיים לרוב במאגרים על פני הסחף, וכמה מינים חיים במעיינות חמים.
אופי שונה של פוטוסינתזה (אירובי) בציאנובקטריה. אלו הם האורגניזמים העתיקים ביותר שהופיעו על הפלנטה שלנו לפני כ-3 מיליארד שנים. הם חיים בעיקר במקווי מים מתוקים, לפעמים גורמים ל"פריחת מים". מינים מסוימים חיים בים ובאוקיינוסים, כמו גם ביבשה, ויוצרים לוחות ירוקים על אדמה, אבנים וקליפת עצים.
פוטוסינתזה בציאנובקטריה דומה לזו שבצמחים, ובאמצעות סמלים כימיים ניתן לבטא אותה באמצעות המשוואה הבאה:
CO 2 + H 2 O C n H 2 n O n + O 2
ציאנובקטריות היו הספקיות היחידות של חמצן לאטמוספירה במשך 800 מיליון שנה.
חיידקים כימוסינתטיים התגלו לראשונה על ידי המדען הרוסי S.N. Vinogradsky בשנת 1890. חיידקים אלו משתמשים באנרגיה המשתחררת במהלך החמצון של תרכובות אמוניה, חנקן, ברזל וגופרית.
חיידקים הטרוטרופיים משתמשים בחומרים אורגניים מוכנים המיוצרים על ידי אורגניזמים או שאריות של גופות מתות לצורך תזונה.
לחיידקים אלו יש שתי דרכים להשיג את האנרגיה הדרושה: תסיסה וריקבון.
ריקבון הוא פירוק אנזימטי אנאירובי של חלבונים ושומנים.
אם חיידקים משתמשים בשרידי גופות מתים לכל החיים, אז הם נקראים ספרוטרופים. המיקרוביולוג הצרפתי המפורסם לואי פסטר הצביע בסוף המאה ה-19 על התפקיד החשוב ביותר של חיידקים ספרטרופיים בטבע. חיידקים אלו, יחד עם פטריות עובש, הם מפרקים (מ-lat. Reduce – החזר). על ידי פיצול שאריות אורגניות למלחים מינרליים, הם מנקים את כוכב הלכת שלנו מגוויות בעלי חיים ושרידי צמחים, מספקים לאורגניזמים חיים מלחים מינרליים וסוגרים את מעגל החומרים בטבע.
יחד עם זאת, חיידקים נרקבים, עלייה במזון, גורמים לקלקול שלהם. כדי להגן על מוצרי מזון מפני מפרקים, הם נתונים לייבוש, כבישה, עישון, כבישה, הקפאה, כבישה או שיטות שימור מיוחדות - פסטור או עיקור.
לואי פסטר פיתח שיטה לשימור מוצרי מזון נוזליים (חלב, יין, בירה וכו'), שנקראה פיסטור. כדי להשמיד חיידקים, הנוזל מחומם לטמפרטורה של 65 - 70 מעלות צלזיוס ודגירה במשך 15 - 30 דקות.
הרס מוחלט של חיידקים מושג על ידי עיקור. במקרה זה, המוצרים נשמרים ב-140 מעלות צלזיוס למשך כ-3 שעות, או שהם מטופלים בגזים, קרינה קשה וכו'.
חיידקים פתוגניים גורמים למחלות כמו כולרה, מגפה, שחפת, דלקת ריאות, סלמונלוזיס, חום חוזר, דלקת שקדים, דיפתריה, טטנוס ומחלות אנושיות רבות אחרות, כמו גם מחלות שונות של בעלי חיים וצמחים.
המחקר של חיידקים פתוגניים הוחל על ידי ל. פסטר ופותח בעבודותיהם של רוברט קוך, א' סמית', דנילה סמוילוביץ', ס. קיטאסאטו.
זה זמן רב ידוע שקטניות מגדילות את פוריות הקרקע. תיאופרסטוס והמדען הרומי גאיוס פליניוס האב כתבו על כך.
בשנת 1866, הבוטנאי ומדען הקרקע הרוסי הידוע M. S. Voronin שם לב שיש הא
נפיחויות סרטניות - גושים הנוצרים כתוצאה מפעילות חיונית של חיידקים.
רק 20 שנה לאחר מכן הצליח המיקרוביולוג ההולנדי מרטין בייג'רינק להוכיח שחיידקים מתיישבים על שורשי צמחי הקטניות, מקבלים מהם חומרים אורגניים מוכנים, ובתמורה מעניקים לצמח חנקן נחוץ, אותו הם סופגים מהאוויר.
כך התגלתה הסימביוזה של חיידקים עם צמחים. מחקר נוסף הראה שלא רק עם צמחים, אלא גם עם בעלי חיים ואפילו עם בני אדם. כמה סוגים של חיידקים מתיישבים במעי האנושי, הניזונים משאריות מזון לא מעוכל, ומעניקים בתמורה ויטמינים וכמה חומרים אחרים הנחוצים לחיי אדם.
חשיבותם של חיידקים
1. להשתתף במערכות אקולוגיות בהרס של חומר אורגני מת ועל ידי כך לקחת חלק ישיר במעגל הפחמן, החנקן, הזרחן, הגופרית, הברזל ושאר היסודות.
2. תהליכים רבים בטבע קשורים לפעילות של חיידקים, קיבוע סימביוטי (חיידקי נודול) וגם לא סימביוטי (אזוטובקטריה) של חנקן מולקולרי.
האדם משתמש בסוגים רבים של חיידקים בכלכלה הלאומית: השגת מוצרים אורגניים כתוצאה מהתסיסה (חומצה אצטית, לקטובצילים).
3. משמשים כמקור להשגת אנטיביוטיקה (גרמיצידין, סטרפטומיצין).
4. חיידקים משמשים ליצירת שיטות חדשות להשגת החומרים החשובים ביותר לתעשייה, לרבות אלכוהול, חומצות אורגניות, סוכרים, פולימרים, חומצות אמינו ומספר אנזימים.
5. חיידקי מעיים סימביוטיים של יונקים (מיקרופלורה) מעורבים בסינתזה של מספר ויטמיני B וויטמין K, וגם מפרקים סיבים.
6. תודה הנדסה גנטיתנכון להיום, ניתן היה להעביר בהצלחה את גני האינסולין האנושי לגנום ה-E. coli, והייצור התעשייתי של הורמון זה כבר החל.
7. סוגים רבים של חיידקים גורמים למחלות בצמחים, בבעלי חיים ובבני אדם.
פרק 11
ממלכת הנגיפים (VIRA)
היסטוריה של גילוי וירוסים
בסוף המאה ה-19, מחלה מוזרה פגעה במטעי טבק בחצי האי קרים. עלים של צמחים חולים היו מכוסים בכתמים חלודים, מקומטים וייבשו.
בוגר אוניברסיטת סנט פטרבורג, D.I. Ivanovsky, התעניין במחלה זו. כדי לבודד את הגורם הגורם למחלה, הוא טחן את העלים של צמחים חולים, וסנן את המיץ שנוצר דרך בד. עם זאת, לא במיץ המסונן, ולא בשאריות על הבד חיידקים פתוגנייםד"י איבנובסקי לא מצא אותו. יחד עם זאת, מיץ מסונן שנמרח על עלים של צמחים בריאים גרם למחלה אופיינית ב-80% מהמקרים. אולי החיידקים הגורמים למחלה קטנים מדי? איבנובסקי מסנן את המיץ דרך מסנן חרסינה, שכידוע אינו מאפשר לעבור אפילו לחיידקים הקטנים ביותר. ושוב ללא הועיל. D.I. Ivanovsky מסיק שמחלת הטבק נגרמת על ידי חיידקי הסינון הקטנים ביותר שלא ניתן לראות במיקרוסקופ אופטי.
כמה שנים לאחר מכן, המיקרוביולוג ההולנדי מרטין ביירינק חוקר את הגורמים למחלת הטבק ומגיע למסקנה שצמחים מושפעים מ...נוזל רעיל, אותו כינה "וירוס" (מלטינית וירוס - רעל). אבל הרעל התברר כמוזר מאוד: עוצמתו של כל רעל תלויה בריכוזו, אבל נגיף ביירינק בכל דילול נתן את אותה תוצאה. ומקור הרעל נותר לא ידוע.
בשנת 1932 הצליח פרופסור וינדל סטנלי (ארה"ב) להשיג כפית של גבישים מטון של עלים פגועים. הוא גרם להם לשפשף את העלים של צמחים בריאים בתמיסות של גבישים אלה מחלות אופייניות. אבל האם יצורים חיים יכולים להפוך לגבישים? סטנלי מסיק שוירוסים אינם יצורים חיים, אלא מולקולות חלבון.
רק שבע שנים מאוחר יותר, באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים, ניתן היה לראות את הנגיף החמקמק.
המבנה של וירוסים
כל הנגיפים יכולים להיחשב כאלמנטים גנטיים לבושים במעטפת חלבון מגן ומסוגלים לעבור מתא אחד למשנהו.
חלקיקים ויראליים בודדים - וירונים - הם גופים סימטריים המורכבים מאלמנטים חוזרים. בליבה של כל ויריון נמצא החומר הגנטי המיוצג על ידי מולקולות DNA ו-RNA. מגוון הצורות של מולקולות אלו גדול: ישנם וירוסים המכילים DNA דו-גדילי בצורה מעגלית או לינארית; וירוסים עם DNA מעגלי חד-גדילי; RNA חד-גדילי או דו-גדילי; מכיל שני RNA חד-גדילי זהים.
החומר הגנטי של הנגיף (גנום) מוקף בקפסיד - מעטפת חלבון המגנה עליו הן מפני פעולתם של נוקלאזות - אנזימים המשמידים חומצות גרעין, והן מחשיפה לקרינה אולטרה סגולה.
וירוסים הם גורמים מדבקים
אף אחד מהנגיפים המוכרים אינו מסוגל להתקיים עצמאי. רק כאשר הוא חודר לתא, החומר הגנטי של הנגיף משוכפל, ומעביר את עבודתם של מסועים ביוכימיים תאיים לייצור חלבונים ויראליים: הן האנזימים הנחוצים לשכפול של ריקבון ויראלי - מכלול הגנים שלו, והן החלבונים של מעטפת הנגיף. בתא מתרחשת הרכבה של חומצות גרעין וחלבונים של צאצאים רבים של וירוס אחד שחדר אליו.
חקר הנגיפים איפשר לא רק לקבוע את הסיבות למחלות רבות הידועות מאז ימי קדם, אלא גם למצוא דרכים להילחם בהן.
התיישבות בתאים של אורגניזמים חיים, וירוסים גורמים לרבים מחלות מסוכנותצמחים (מחלת פסיפס של טבק, עגבניות, מלפפונים; תלתל עלים וכו') וחיות בית (מחלת הפה והטלפיים, מכת חזירים ועופות וכו'), מה שמפחית בחדות את יבול היבול ומוביל למוות המוני של בעלי חיים.
וירוסים גורמים למחלות מסוכנות בבני אדם (חצבת, אבעבועות שחורות, פוליומיאליטיס וכו'). IN השנים האחרונותהם הוסיפו עוד מחלה - איידס (תסמונת כשל חיסוני נרכש).
אורז. 91. סטפילוקוק וסטרפטוקוק במוגלה.
אורז. 92. מבנה חיידק: 1. קפסולה, 2. דופן תא, 3. קרום ציטופלסמי, 4. פרוטופלסט, 5. גוף בסיס של הדגלון, 6. דגלון, 7. פילי, 8. נוקלואיד (שרשרת DNA), 9. מזוזומים, 10. ריבוזומים, 11. ואקוולים ותכלילים.
הממברנה הציטופלזמית החדירה למחצה מספקת כניסה סלקטיבית של חומרים לתוך התא ושחרור לתוך סביבהתוצרים מטבוליים, וגם יוצר נסיגה בתוך הציטופלזמה - ליזוזומים. אנזימי חיזור ממוקמים על ממברנות הליזוזומים, ולחיידקים פוטוסינתטיים יש את הפיגמנטים המתאימים, שבגללם הם מסוגלים לבצע את הפונקציה של מיטוכונדריה, כלורופלסטים או מנגנון גולגי.
דופן תא דק ואלסטי, הכולל Murein,נותן לתא החיידק צורה מסוימת, מגן על תוכן התא מפני השפעות של גורמים שליליים סביבה חיצוניתומבצע מספר פונקציות נוספות. מינים רבים יוצרים קפסולה רזה.
בחלק המרכזי של התא נמצא גרעין,המכילה שרשרת DNA סגורה אחת, השולטת על המהלך התקין של כל התהליכים התוך תאיים ומהווה נושאת מידע גנטי. נוקלאולי לא נמצאו בחיידקים. אין גם מיטוכונדריה, כלורופלסטים, קומפלקס גולגי ומבני ממברנה אחרים האופייניים לכולם תאים איקריוטיים. עם זאת, בציטופלזמה של תא חיידקי יש מספר עצום של ריבוזומים (לפעמים עד 20 אלף). לחלק מחיידקי המים והקרקע ללא דגלים יש תנועות גז בציטופלזמה. על ידי ויסות כמות הגזים ב-vacuoles, חיידקים מימיים יכולים לשקוע בעמודת המים או לעלות אל פני השטח שלו, בעוד שחיידקי קרקע יכולים לנוע בנימי הקרקע.
חומרים חילופיים של תא חיידק הם פוליסכרידים (עמילן, גליקוגן), שומנים, פוליפוספטים.
רוב החיידקים חסרי צבע ורק מעטים (ירוק וסגול) מכילים פיגמנטים בציטופלזמה כמו כלורופיל ירוק ופיקואריתרין אדום.
חיידקים מתרבים על ידי חלוקה פשוטהתאים בשניים (איור 93). רבייה על ידי ניצנים מתרחשת בחיידקים כחריג. IN לָאַחֲרוֹנָהלחיידקים מסוימים יש צורות מפושטות של התהליך המיני (לדוגמה, ב-Escherichia coli) (איור 94).
אורז. 93. חלוקה של חיידקים גרם חיוביים וגרם שליליים.
איור.94. צימוד והעברה של פקטור F: שכפול 1, העברה (2) וסינתזה של הגדיל השני (3). להלן תצלום מיקרו של צימוד חיידקים.
התהליך המיני מזכיר צימוד, שבו העברת החומר הגנטי מתא אחד לאחר מתרחשת במהלך המגע הישיר ביניהם. לאחר מכן, התאים מופרדים. מספר הפרטים כתוצאה מהתהליך המיני נותר זהה, אך החומר התורשתי שלהם מוחלף, כלומר, מתרחש רקומבינציה גנטית.
קבוצה קטנה של חיידקים נוטה לנבוע. במקביל, תא החיידק עובר מספר תהליכים ביוכימיים: כמות המים החופשיים בו פוחתת, פעילות אנזימטית, הציטופלזמה מתכווצת ומתכסה בקרום צפוף מאוד.
נבגים מספקים את היכולת לסבול תנאים קשים. הם עומדים בייבוש ממושך, חימום מעל 100 מעלות וקירור כמעט לאפס מוחלט. במצב תקין, החיידקים אינם יציבים בעת ייבוש, חשיפה לשמש ישירה, כאשר הטמפרטורה עולה ל-65-80 מעלות וכו'. בתנאים נוחים, הנבגים מתנפחים ונובטים ויוצרים תא חיידקי חדש.
אורז. 95. חיידקים יוצרי נבגים.
למרות מותם המתמיד של חיידקים, אורגניזמים פרימיטיביים אלו שרדו מאז ימי קדם בשל יכולת ההתרבות המהירה, היווצרות נבגים, עמידות קיצונית לגורמים סביבתיים שונים ותפוצה בכל מקום.
לפי סוג המזוןהחיידקים מתחלקים לשתי קבוצות: אוטוטרופיים והטרוטרופיים. חיידקים אוטוטרופיים מסנתזים חומרים אורגניים מחומרים אנאורגניים. תגובות היתוך הולכים עם צריכת אנרגיה. בהתאם לאיזו אנרגיה משתמשים אוטוטרופים כדי לסנתז חומרים אורגניים, נבדלים בין חיידקים פוטו-וכימוסינתטיים.
לפי סוג הנשימה(לפי מידת הצורך בחמצן מולקולרי), החיידקים מחולקים לשלוש קבוצות:
אורז. 96. נופים מודרנייםמיקרואורגניזמים - חיידקים בצורת מוט וקוקים (מיקרוגרף).
שאלות:
1. מהו המבנה של תא חיידק?
2. מה ההבדל בין תא חיידק לתא צמחי?
4. איך מתרבים חיידקים?
5. מה קורה לחיידקים כאשר מתרחשים תנאים שליליים?
§27. חיידקים מועילים לבני אדם.
למיקרואורגניזמים יש חשיבות רבהלבני אדם: ראשית, בגלל שהם ממלאים תפקיד חשוב בביוספרה, ושנית, בגלל שהם יכולים לשמש למטרות שונות. האדם משתמש יותר ויותר בחיידקים על ידי יצירת ביוטכנולוגיות חדשות. הביוטכנולוגיה חייבת הרבה מהצלחתה לגנטיקאים.
אורז. 97. תאים של E. coli
חיידקים ופוריות הקרקע.
לחיידקים תפקיד חשוב בפוריות הקרקע. בשל פעילותם החיונית של חיידקים, מתרחש פירוק ומינרליזציה של חומרים אורגניים של צמחים ובעלי חיים מתים. המתקבל פשוט תרכובות אנאורגניותמעורבים במחזור הכללי של חומרים, שבלעדיו החיים על פני כדור הארץ יהיו בלתי אפשריים. חיידקים, יחד עם חזזיות, פטריות, אצות, הורסים סלעים, ובכך משתתפים בשלבים הראשוניםתהליכי יצירת אדמה.
תפקיד מיוחד בטבע ממלאים חיידקים המסוגלים לקשור חנקן מולקולרי, שאינו נגיש לצמחים גבוהים יותר. מאכלסים את הקרקע, חיידקים כאלה מעשירים אותה בחנקן. קבוצה זו כוללת חיידקי גושים המתנחלים על שורשי צמחי הקטניות. חודרים דרך שיער השורש לתוך השורש, הם גורמים לצמיחה חזקה של תאי שורש בצורת גושים. בהתחלה חיידקים חיים על חשבון הצמח, ולאחר מכן הם מתחילים לקבע חנקן, ולאחר מכן נוצרת אמוניה וממנה ניטריטים וחנקות. החומרים החנקניים המתקבלים מספיקים הן לחיידקים והן לצמחים. בנוסף, חלק מהניטריטים והחנקות משתחרר לאדמה, מה שמגביר את פוריותה.
ניקוי ניקוזים.
חיידקים ממלאים כמעט אותו תפקיד במפעלי טיהור שפכים כפי שהם עושים באדמה. הם גם מפרקים חומר אורגני לתרכובות אורגניות מסיסות בלתי מזיקות.
בית מי שפכיםבעבר מופרדים במיכלי שיקוע מיוחדים לחלק נוזלי ולמשקע סחי, אשר מעובדים לאחר מכן בכמה שלבים באמצעות חיידקים אירוביים ואנאירוביים.
מתאן המיוצר על ידי חיידקים אנאירוביים משמש לעתים כדלק למנגנוני העבודה של מכוני טיהור שפכים. לאחר הטיהור מתקבל נוזל מטוהר, אשר נשפך לנהרות.
חיידקים סימביוטיים.
יונקים ובעלי חיים אחרים אינם יכולים לעכל סיבים כי אין להם את האנזים תאית. עיקר המזון הנאכל על ידי אוכלי עשב הוא סיבים.
עם זאת, חיידקים סימביוטיים ופרוטוזואה מעכלת סיבים חיים במעיים שלהם. בארנבות, חיידקים כאלה חיים בעורף ובתוספתן, בפרות ובכבשים - ברחם. בעקיפין, חיידקים אלו משרתים גם בני אדם, שכן הם משתמשים בבשר של חיות בית למאכל.
הקשר הישיר ביותר לאדם הוא ה"מיקרופלורה" של המעיים שלו. חיידקים רבים חיים במעיים, חלקם מסנתזים ויטמינים B וויטמינים K.
כמה חיידקים החיים על עור האדם מגנים עליו מפני זיהום על ידי אורגניזמים פולוגניים.
סימביונות חיידקים אנושיים מרכיבים את המיקרופלורה הרגילה שלו. הם חיים במעיים, על העור, על הממברנות הריריות, ומספקים הגנה (בצורה תחרותית המונעת מחיידקים אחרים ומזיקים לאכלס אזורים אלה), או משתתפים בעיכול המזון ובסינתזה של כמה ויטמינים הדרושים ל אדם. כבר הזכרנו את הסימביונט האנושי coli. בסך הכל, כ-500 מינים של חיידקים שייכים למיקרופלורה האנושית הרגילה. אם אתה הורג את כל החיידקים על העור או במעיים של אדם, אז שום דבר טוב לא ייצא מזה. תפקידה של מיקרופלורה נורמלית נחקר על בעלי חיים סטריליים. בעלי חיים (חולדות או עכברים) גדלים בתנאים מיוחדים והם רואים מה קורה להם בהיעדר חיידקים. יש לציין שהם לא חיים טוב במיוחד. לפיכך, כל אחד גבר אמיתי- זה לא רק נציג של המין הומו סאפיינס, אלא אוסף שלם של אורגניזמים שונים.
וירוסים, כמו נגיף ההרפס, יכולים להיות מועברים גם מינית. נגיף ההרפס גורם לשלפוחיות על העור המלאות בחלקיקים ויראליים ("חום"). בקרב האוכלוסייה מדינות מערביות 70-90% נגועים בנגיף הרפס, ל-30% יש פריחות, ל-10% יש צורות איברי המין של המחלה. נגיפי כשל חיסוני אנושיים יכולים להיות מועברים מינית (גורם לאיידס - תסמונת כשל חיסוני מתקדם), הפטיטיס B ו-C (משפיעים על הכבד), וירוסי פפילומה (גורמים לצמיחת אפיתל העור ולהיווצרות זקנים; מינים מסוימים מבצעים התפתחות סרטן) .
בין הגורמים הגורמים למחלות המועברות במגע מיני, תוארו בעבר גונוקוקוס, פלידום ספירוצ'ט והאורגניזם האוקריוטי Trichomonas. במשך זמן רב, אם למטופל היו סימנים של זיהום גניטורינארי, אך אף אחד משלושת הפתוגנים הללו לא זוהה, אובחן אצלו דלקת שופכה לא ספציפית. עם זאת, במחצית השנייה של המאה העשרים נמצאו גורמים סיבתיים של דלקת "לא ספציפית". אלה כוללים gardnerella, chlamydia, ureaplasma, mycoplasma ועוד כמה מינים. המחלות שהן גורמות נבדלות בעובדה שלעתים קרובות הן חולפות ללא תסמינים, נעלמות מעיני הנשא ונכנסות לתוך צורה כרונית. לפחות אחד מפתוגנים אלו נמצא ב-30-50% מהאנשים, אצל חלק מהאנשים (בעלי מספר פרטנרים מיניים) ניתן למצוא "זר" שלם של פתוגנים. עד כה, חלק מהרופאים מאמינים שחיידקים אלו אינם מסוכנים. זה לא נכון, זה זמן רב הוכח שהחיידקים האלה הם לא רק פתוגנים דלקות שתן, אחד ה סיבוכים קשיםשזה אי פוריות, אבל גם מספר מחלות נפוצות, רק רעיונות מבוססים משתנים לאט.
חיידק הגרדנרלה הגורם לגרדנרלוזיס מחלה דלקתיתדרכי השתן - תואר באמצע המאה העשרים. גרדנרלה היא מעט גדולה יותר מגונוקוקוס, בעלת מבנה אופייני לפרוקריוטים. בתכשירים המתקבלים מהמטופלים, תאי האפיתל של דרכי המין נראים כ"מפולפלים"; גרגירי הפלפל האלה הם רק גרדנרלה. הם גם גורמים לדלקת בדרכי האורגניטל, ורובם תוצאה חמורהמחלה כזו היא אי פוריות.
בואו נעבור לווירוסים.
וירוסים אינם פרוקריוטים. לפעמים הם מבודדים בממלכה נפרדת, לפעמים הם מתוארים מחוץ לממלכות הטבע. ישנן כמה בעיות בסיווג של וירוסים, מחלוקות בשאלה האם וירוסים נחשבים חיים או לא חיים. בעבר, הוירוסים נחשבו לאורגניזמים הפשוטים ביותר, מכיוון שהם הקטנים ביותר, ויש להם הכי פחות חלבונים ו-DNA, והאמינו שכל שאר האורגניזמים מקורם בנגיפים. אך כעת, לאחר שהתברר כי נגיפים אינם יכולים לחיות ללא תא, אין סיבה לחשוב שהם הופיעו לפני התא. ככל הנראה, הרעיון שווירוסים הם גנים "זועמים" הוא הקרוב ביותר לאמת; אלו גנים שהפכו לאוטונומיים ורכשו מערכת רבייה משלהם.
למרות כל ההבדלים בצורה ובגודל, כל הנגיפים נוצרים בצורה דומה. כולם מכוסים במעטפת חלבון ומכילים חומצת גרעין - RNA או DNA. DNA יכול להיות מעגלי או ליניארי, RNA יכול להיות גדילי בודד או כפול.
שקול את המבנה של חלקיקי הנגיף באמצעות נגיף ההרפס כדוגמה. מעטפת החלבון של הנגיף, הנקראת נוקלאוקפסיד, בנויה מחלבונים והיא משושה רגילה. מסביב יש מעטפת שהנגיף בונה מחתיכות של קרומי תאים שהגוף אינו תוקף, שכן אלו הם הקרומים של התאים שלו. נכון, הממברנות הללו מכוסות בחלבונים ויראליים, כך שמערכת החיסון עדיין יכולה לזהות את נגיף ההרפס. "עטיפה" בממברנה היא דרך להגן על הנגיף. בתוך משושה החלבון נמצאת מולקולת DNA דו-גדילית ליניארית. האיור למטה מימין מציג תא "ממולא" בחלקיקים של וירוס מתבגר. נגיף ההרפס מתרבה בתאי אפיתל העור, אך במהלך הרבייה, חלקיקי הנגיף מדביקים את העצבים, והנגיף חודר לחוט השדרה לאורך העצב. שם, ה-DNA הנגיפי משולב בגנום של תאי שורשי חוט השדרה, לכן, לאחר הדבקה, אדם נושא את ה-DNA הנגיפי. אי אפשר לרפא אותו לנצח, למעט אולי להסיר אותו יחד עם תאי חוט השדרה. מעת לעת, עותקים גנומיים יכולים לסנתז DNA ויראלי חדש. אבל אם המערכת החיסונית של אדם פועלת היטב, אז יש לו נוגדנים שמגנים עליו מפני הנגיף הזה. נוגדנים אלו מונעים מהנגיף לצאת ממקום מחבואו. אבל כשמערכת החיסון נחלשת, למשל, בהצטננות, טיפר הנוגדנים בדם יורד, הנגיפים עוזבים את תאי חוט השדרה ומגיעים לאפיתל העור שלאורך העצב, ושם הוא כבר מתחיל להתרבות. לכן, הבועות שנשפכות באותם מקומות דרכם נכנס הנגיף לגוף - לרוב על הפנים, על השפתיים - נקראות "הצטננות".
קרוב משפחה של נגיף ההרפס הוא נגיף אבעבועות רוח. אדם מקבל אבעבועות רוח פעם אחת בחיים, בדרך כלל בילדות. כל גופו של הילד מכוסה שלפוחיות הרפטיות; ואז גם וירוס אבעבועות רוח מתיישב עמוד שדרה, והפעלת הנגיף גורמת לדלקת בעצבים ופריחה בעור הנקראת שלבקת חוגרת. התהליך כואב למדי ויכול לשלול מאדם כושר עבודה למשך חודש.
וירוס הפפילומה קטן בהרבה מנגיף ההרפס. בעיקרון המבנה זהה. זה מועבר במגע ישיר, כולל מגע מיני. וירוס הפפילומה נפוץ למדי; זה גורם לצמיחת האפיתל (נוצרות יבלות ופפילומות). חלק מהזנים של נגיף זה הם אונקוגניים - הם גורמים לסרטן צוואר הרחם בנשים. כלומר, מדובר בסוג של סרטן המועבר במגע מיני. חיסונים פותחו כעת כדי להגן על בני אדם מפני צורה זו של סרטן.
וירוס איידס
האיור שלהלן מציג דגם ותצלום של נגיף הכשל החיסוני האנושי (HIV). הנגיף גורם לתסמונת כשל חיסוני מתקדם (איידס). חלקיק הנגיף מכיל מספר קליפות חלבון, שבתוכם יש שתי מולקולות RNA ויראליות. וירוס זה מדביק לימפוציטים, תאים המגנים על הגוף מפני זיהום. הרס לימפוציטים, זה שולל אדם הגנה חיסוניתמול זיהומים שונים. מדובר בזיהומים או גידולים נלווים המתפתחים עקב הגנה חיסונית מוחלשת שגורמים למוות של חולי איידס.
מחזור החיים של נגיף הכשל החיסוני האנושי אופייני גם לנגיפים אחרים המכילים RNA ומשלבים את גנום ה-RNA שלהם בגנום המארח.
ניתן להבחין בין השלבים הבאים:
הנגיף נצמד לקולטנים על פני התא.
הנגיף חודר לתא בעזרת קולטנים אלו ו"מתפשט" - מסיר את מעטפת החלבון מה-RNA.
על RNA ויראלי, באמצעות האנזים הפוך טרנסקריפטאז (revertase), הוא מסנתז עותק של DNA על RNA. Revertase הוא חלק מהחלקיק הנגיפי. ראשית, גדיל DNA אחד מסונתז, לאחר מכן ה-RNA בקומפלקס זה מושמד על ידי RNase, וגדיל ה-DNA השני מסונתז.
עותק ה-DNA של הגנום הנגיפי נכנס לגרעין ומשתלב בגנום התא. לאחר מכן, הנגיף יכול להתקיים שם מספר שנים מבלי להראות את עצמו. זה נקרא השלב הסמוי.
שעתוק מתרחש על ה-DNA הנגיפי המוטבע בגנום המארח, וחלבונים ויראליים מסונתזים. הם מפעילים את התהליכים הדרושים לעיבוד ה-RNA והופכים אותו לצורה שהיא חלק מהחלקיקים הנגיפים. לאחר מכן מרכיבים את החלקיקים המדבקים.
חלקיקים ויראליים חדשים יוצאים מהתאים. לאחר טרנספורמציה מסוימת של החלבונים המרכיבים את הווריאציות, החלקיק הופך לזיהומי ("מבשיל"), וניתן לחזור על המחזור שוב.
הסתברות להידבקות ב-HIV בחשיפה בודדת
מגע מיני (נרתיק, אנאלי, אוראלי) 1.0%
עירוי של דם ומוצרי דם > 90%
פרנטרלית (מכשירים רפואיים ומזוהמים אחרים) מ-1.0% ל-90%
צוות רפואי נפגע ממכשירים מזוהמים< 0,5 %
זיהום סביב הלידה (הריון, לידה) בין 2-5% ל-30%
ציוד מגן.
זיהומים לא חיידקיים של מערכת האורגניטל
בנוסף לזיהומים חיידקיים, מחלות הנגרמות על ידי אורגניזמים אוקריוטיים - פרוטוזואה ופטריות - מועברות גם מינית. הזיהומים הפטרייתיים הנפוצים ביותר המועברים במגע מיני כוללים קנדידה (קיכלי) - המכונה על ידי פטרייה דמוית שמרים מהסוג קנדידה.
דלקת של מערכת גניטורינארית גורמת לטריכומונס - החד-תאי הפשוט ביותר. כמו לכל האיקריוטים, לטריכומונס יש גרעין, אך באופן מעניין, אין לו מיטוכונדריה. האברונים המספקים אנרגיה של Trichomonas נקראים הידרוגנוזומים. הם מדגישים מימן מולקולריויעילים עם מחסור בחמצן, כאשר הנשימה האירובית אינה נגישה. הידרוגנוזומים הם נגזרות אבולוציוניות של המיטוכונדריה, וזה מוכח על ידי העובדה שנמצא בהם DNA. בנוסף לטריכומונס, הם מכילים כמה פרוטוזואה אחרים.
Trichomonas מסוגל לספוג מיקרואורגניזמים אחרים. התמונה למטה מציגה את טריכומונס עם הגונוקוקים שלכדה. יחד עם זאת, הוא מגן עליהם מפני פעולת האנטיביוטיקה, כך שהרופא תמיד לוקח בחשבון איזה שילוב של פתוגנים נמצא. ראשית אתה צריך לרפא trichomoniasis, ורק אז זיהומים חיידקיים.
זיהומים אלו מטופלים באנטיביוטיקה. האנטיביוטיקה הראשונה בודדה מהפניצילום הפטריית. התגלית התגלתה בסוף שנות ה-20. אלכסנדר פלמינג, עובד מעבדה בבית החולים בלונדון ( פרס נובלברפואה 1945). האנטיביוטיקה נקראה פניצילין, והשימוש בה הציל חיים של אנשים רבים. פניצילין פועל על ממברנות חיידקים. זה שייך לקבוצת אנטיביוטיקה בטא-לקטם. במולקולה של אנטיביוטיקה אלה יש מה שנקרא טבעת לקטם. הוא מחקה אלמנט דופן תא חיידקי, כך שהאנזימים הבונים את דופן התא נקשרים למולקולת האנטיביוטיקה ומעוכבים. "חורים" מופיעים בדופן התא החיידקי, והתא יכול פשוט להתפוצץ. גם צפלוספורינים שייכים לקבוצת אנטיביוטיקה זו.
אנטיביוטיקה של קבוצות אחרות, כולל טטרציקלין, חוסמת שלבים שונים של סינתזת חלבון על mRNA. הם פועלים רק על ריבוזומים פרוקריוטיים קטנים. בבני אדם, כמו גם באורגניזמים אוקריוטיים אחרים, הריבוזומים גדולים. אבל המיטוכונדריה מכילות ריבוזומים מהסוג הפרוקריוטי, ולכן סוג זה של אנטיביוטיקה פוגע במיטוכונדריה. בדרך כלל, המיטוכונדריה בתאים הפועלים באוזן התיכונה הם הראשונים לסבול, ולכן חירשות יכולה להתפתח כסיבוך של טיפול באנטיביוטיקה כזו. בעת הטיפול, יש צורך להקפיד על המינונים המומלצים של התרופה, ולא להשתמש במספר אנטיביוטיקה עם אותה תופעת לוואי אחת אחרי השנייה.
אנטיביוטיקה אנטי פטרייתית פועלת על הממברנה של תאי פטרייה, שכן פטריות הן אוקריוטים וקשה להשפיע על הריבוזומים שלהן. הממברנות שלהם שונות מהקרומים של תאים אנושיים, כך שאתה יכול לחסום את הסינתזה שלו.
בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה
M.V. GUSEV, L.A. MINEEV. ספר לימוד מיקרוביולוגיה לתלמידי התמחויות ביולוגיות של אוניברסיטאות הוצאת אוניברסיטת מוסקבה 1992 (http://phm.bio.msu.ru/edocs/micro/index.html)
מידע על מחלות מין (http://www.primer.ru/std/gallery_std/)
Mokeeva T.M. מחלות המועברות במגע המיני. ביולוגיה בבית הספר, 1996, מס' 2.
"אהבה ארצית", אנציקלופדיה "ABANTA", כרך "אדם" (PDF, 274 Kb)
להכנת עבודה זו נעשה שימוש בחומרים מהאתר http://bio.fizteh.ru.
להרבה לא קטניות, הן עציות והן שיחיות ועשבוניות, יש גם דובי שורשים שיכולים לתקן חנקן מולקולרי. קיבוע חנקן במקרים כאלה, כמו בקטניות, מבוסס על סימביוזה עם פרוקריוטים. בצמחיית עצים ושיחים נוצרים לרוב גושים על ידי אקטינומיציטים הקובעים חנקן, בצמחייה עשבונית - על ידי חיידקים. ברוב המקרים, סימביונים של עצים ושיחים הם אקטינומיציטים מהסוג פרנקיה(איור 49). אלו הם אורגניזמים אירוביים עם תפטיר מחיצות היוצרים ספרוגיות.
ידועים 17 סוגים של אנגיוספרמים עצים ושיחיים, הנוצרים עם פרנקיהגושים. הם לפי הסדר Casuarinales, Coriariales, Fagales, Cucurbitales, Myricales, רמנלסו רוזלס.בין הצמחים המקבעים חנקן ביעילות רבה, קזוארינה ( קזוארינה), אלמון ( אלנוס), אשחר ים (היפופיה),פחות יעיל מבחינה זו (מיריקה)דשא חוגלה ( dryas),לְפַשֵׁל (אליאגנוס)ושפרדיה (שפרדיה).
גושי שורש של צמחים עצים הם די גדולים, בדרך כלל הם נוצרים על שורשים לרוחב. גושים הם משני סוגים - אלמוגים (מקלעת שורשים צפופה, מסועפת כמו אלמוגים) ועם שורשים נובטים דרך אונות הגוש (חבורה רופפת של שורשים מעובים), מכוונים
אורז. 49. השפעת הדבקה באקטינומיציטים מהסוג פרנקיהלגידול אלמון: א.ב -צמחים נגועים פרנקיה; ב- צמח לא נגוע (לא: S. O. Suetin) למעלה. הסוג הראשון של גושים נצפה באלמון ואשחר הים, השני - בקזוארינה. הוכח שלאקטינומיציטים מקבעי חנקן יש סגוליות מסוימת לצמחים. למשל, קבוצה אחת פרנקיהמדביק אלמון, שעווה ושרך "מתוק" (חברה), השני - פראייר, אשחר ים ושפרדיה.
Actinomycetes-symbionts מסוגלים להדביק רק תאים parenchymal של קליפת השורש. בדומה לזיהום בקטניות, המיקרואורגניזם חודר לשורשים מהאדמה דרך שערות השורש, שמתפתלות כתוצאה מכך. במקום ההדבקה מתעבים דפנות שער השורש וההיפות שחדרו לתא מכוסות במעטה עבה. כאשר ההיפיות נעות לאורך שערות השורש, הנדן מתדלדל, ונוצרת קפסולה סביב ההיפיות, אשר מאמינים כי נוצרת הן על ידי הצמח והן על ידי האקטינומיסט.
משיער השורש חודרות היפאות לאפידרמיס ולקורטקס השורש, וגורמות לחלוקה והיפרטרופיה. תאים נגועים. ככלל, סבכי היפאות ממלאים את מרכז תאי הצמח, קירות התא מתרחבים ומחלקים את קצוות ההיפאות, במקרה האחרון נוצרים מבנים ספציפיים, מה שנקרא שלפוחיות(איור 50). בגושים נוצר חומר הדומה ללגהמוגלובין של קטניות. בסוף עונת הגידול, שלפוחיות מתכלות, אך היפאות נשארות בתאי הצמח ומדביקות
אורז. 50. שלפוחיות שנוצרו על ידי תפטיר פרנקיהבגושי אלמון (לפי: I. Gardner) רקמות חדשות הנובעות באביב. בדרך כלל, בסימביוזה עם צמחים שאינם קטניות, האנרגיה של קיבוע חנקן על ידי אקטינומיציטים מהסוג פרנקיהיותר מחיידקי גושים של צמחי קטניות.
גושים נמצאו בקבוצה גדולה של צמחים עשבוניים - דגנים, זרעים, חמאה וכו'. נמצאו אסוציאציות מיקרוביאליות בגבשושיות של צמחים אלו, המורכבים משניים או שלושה סוגים של מיקרואורגניזמים, המיוצגים על ידי גרם חיובי וגרם שלילי. בַּקטֶרִיָה. הוכח כי קיבוע חנקן מתבצע בגושים, אך תפקידם של חיידקים בודדים בו טרם נקבע.
לאחרונה, מגושים על צמחים שאינם קטניות - שיח טרופי Trema orientalis(משפחת סרפד) וקרוב אליה Parasponia parviflora -חיידקים מבודדים קרובים לחיידקי גושים של קטניות. חיידקים אלו מסוגלים להדביק צמחי קטניות וליצור גושים. הם שייכים לסוג Rhizobium.מגושים על עלים של שיחים טרופיים פבטהו פסיכוטריהחיידקים מבודדים מקבעי חנקן, המוקצים לסוג Klebsiella (Klebsiella rubacearum).גם גושי העלים מעשירים את הצמח בחנקן. לכן, בהודו, סרי לנקה ובמדינות אחרות, העלים פבטהמשמש כזבל ירוק.
סימביונים מקבעים חנקן מעשירים את הקרקע בחנקן במידה הבאה: קטניות חד שנתיים (שעועית, סויה, בקיה, שעועית, אפונה, עדשים) צוברות 40-110 ק"ג/הא חנקן בשנה), צמחים רב שנתיים (תלתן, אספסת) - 150 -220, קטניות טרופית - Sesbania rostrata- מ-324 (עונה יבשה) עד 458 (עונה רטובה), ללא קטניות - 150-300 ק"ג/הא חנקן בשנה.
