बैक्टीरिया की जीवन प्रक्रियाएं कैसे होती हैं जो विभिन्न पदार्थों को रासायनिक संश्लेषण करती हैं और व्यवस्थित करती हैं? इन सवालों का जवाब देने के लिए, आपको कई जैविक अवधारणाओं को समझने की जरूरत है।
बैक्टीरिया की विशिष्ट विशेषताएं
सबसे पहले, आइए जानें कि बैक्टीरिया कौन हैं। यह वन्यजीवों का पूरा साम्राज्य है। वे सूक्ष्म आकार के एकल-कोशिका वाले जीव हैं जिनमें एक नाभिक की कमी होती है। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि बैक्टीरिया में आमतौर पर वंशानुगत जानकारी के संचरण के लिए जिम्मेदार संरचनाएं नहीं होती हैं। इसका सिर्फ एक अधिक आदिम संगठन है। ये गोलाकार डीएनए अणु होते हैं जो न्यूक्लियॉइड नामक कोशिका द्रव्य के एक विशिष्ट भाग में केंद्रित होते हैं।
स्वपोषी पोषण का सार
केमोसिंथेटिक बैक्टीरिया, जिनके उदाहरणों पर हमारे लेख में चर्चा की जाएगी, स्वतंत्र रूप से कार्बनिक पदार्थों का उत्पादन करते हैं। वे पौधों की तरह स्वपोषी हैं। हालांकि, बाद वाले इसके लिए सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करते हैं। क्लोरोप्लास्ट के हरे प्लास्टिड की उपस्थिति उन्हें प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को पूरा करने की अनुमति देती है। इसका सार ग्लूकोज कार्बोहाइड्रेट के निर्माण में निहित हैअकार्बनिक पदार्थ - पानी और कार्बन डाइऑक्साइड। इस रासायनिक प्रतिक्रिया का एक अन्य उत्पाद ऑक्सीजन है। जीवाणु भी स्वपोषी होते हैं। लेकिन उन्हें ऊर्जा प्राप्त करने के लिए सूर्य के प्रकाश की आवश्यकता नहीं होती है। वे एक अलग प्रक्रिया को अंजाम देते हैं - रसायनसंश्लेषण।
केमोसिंथेसिस क्या है
रसायनसंश्लेषण रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की घटना के कारण कार्बनिक पदार्थों के निर्माण की प्रक्रिया है। यह प्रकृति में केवल प्रोकैरियोट्स द्वारा किया जाता है। केमोसिंथेटिक बैक्टीरिया कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करने के लिए सल्फर, नाइट्रोजन और लोहे के यौगिकों का उपयोग कर सकते हैं। इससे ऊर्जा निकलती है, जो पहले एटीपी बांड में जमा होती है, जिसके बाद इसे जीवाणु कोशिकाओं द्वारा उपयोग किया जा सकता है।
केमोसिंथेटिक बैक्टीरिया: आवास
चूंकि कीमोट्रोफ़ का जीवन सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति पर निर्भर नहीं करता है, उनका वितरण क्षेत्र काफी विस्तृत है। उदाहरण के लिए, सल्फर बैक्टीरिया बहुत गहराई में रह सकते हैं, कभी-कभी वे वहां जीवित प्राणियों के एकमात्र प्रतिनिधि होते हैं। इन प्रोकैरियोट्स का आवास अक्सर मिट्टी, अपशिष्ट जल और कुछ रासायनिक यौगिकों में समृद्ध सब्सट्रेट होता है।
लौह बैक्टीरिया
केमोसिंथेटिक बैक्टीरिया में प्रोकैरियोट्स शामिल हैं जो लोहे के यौगिकों की संरचना को बदलते हैं। उन्हें 1950 में उत्कृष्ट रूसी सूक्ष्म जीवविज्ञानी सर्गेई निकोलाइविच विनोग्रैडस्की द्वारा खोजा गया था। ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के दौरान इस प्रकार के बैक्टीरिया लोहे की ऑक्सीकरण अवस्था को बदल देते हैं, जिससे यह त्रिसंयोजक बन जाता है। वे ताजे और खारे पानी में रहते हैं। प्रकृति में, वे लोहे के चक्र को पूरा करते हैंप्रकृति, और उद्योग में शुद्ध तांबे का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है। इस प्रकार के जीवाणु भी लिथोआटोट्रॉफ़्स से संबंधित हैं, जो कार्बोनिक एसिड से अपनी कोशिकाओं के कुछ तत्वों को संश्लेषित करने में सक्षम हैं।
सल्फर बैक्टीरिया
जीवाणु, सल्फर यौगिकों से रसायन संश्लेषक पदार्थ, जल निकायों के तल पर अलग-अलग मौजूद हो सकते हैं या मोलस्क और समुद्री अकशेरूकीय के साथ सहजीवन बना सकते हैं। वे ऑक्सीकरण के स्रोत के रूप में हाइड्रोजन सल्फाइड, सल्फाइड, थियोनिक एसिड या आणविक सल्फर का उपयोग करते हैं। रसायनसंश्लेषण की प्रक्रिया की खोज और अध्ययन में इस प्रकार के जीवाणु मुख्य उद्देश्य थे। प्रोकैरियोट्स के इस समूह में कुछ फोटोट्रॉफिक प्रोकैरियोट्स भी शामिल हैं। उदाहरण के लिए, जैसे बैंगनी या हरा सल्फर बैक्टीरिया।
नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया
नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया फलीदार पौधों की जड़ों पर बस जाते हैं। इस समूह के केमोसिंथेटिक प्रोकैरियोट्स अमोनिया को नाइट्रिक एसिड में ऑक्सीकृत करते हैं। मध्यवर्ती पदार्थों के निर्माण के साथ यह प्रतिक्रिया कई चरणों में की जाती है। मिट्टी में नाइट्रोजन स्थिर करने वाले जीवाणु भी होते हैं। वे फलीदार पौधों की जड़ों पर रहते हैं। भूमिगत अंग के ऊतकों में प्रवेश करते हुए, वे विशेषता गाढ़ेपन का निर्माण करते हैं। ऐसी संरचनाओं के अंदर रसायनसंश्लेषण के प्रवाह के लिए अनुकूल वातावरण निर्मित होता है। नोड्यूल बैक्टीरिया वाले पौधों का सहजीवन पारस्परिक रूप से लाभकारी होता है। पहले प्रकाश संश्लेषण के दौरान प्राप्त कार्बनिक पदार्थ के साथ प्रोकैरियोट्स प्रदान करते हैं। दूसरी ओर, बैक्टीरिया वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर करने में सक्षम होते हैं और इसे एक ऐसे रूप में परिवर्तित कर देते हैं, जो के लिए सुलभ होपौधे।
यह प्रक्रिया इतनी महत्वपूर्ण क्यों है? दरअसल, वातावरण में नाइट्रोजन की मात्रा काफी अधिक होती है और इसकी मात्रा 78% होती है। लेकिन इस रूप में पौधे इस पदार्थ को अवशोषित नहीं कर पाते हैं। जड़ विकास के लिए पौधों को नाइट्रोजन की आवश्यकता होती है। इस स्थिति में, नोड्यूल बैक्टीरिया बचाव में आते हैं, जो इसे नाइट्रेट और अमोनियम के रूप में बदल देते हैं।
थियोन बैक्टीरिया
थियोन प्रोकैरियोट्स भी रसायन संश्लेषक जीवाणु होते हैं। उनका ऊर्जा स्रोत विभिन्न सल्फर यौगिक हैं। इस प्रकार के बैक्टीरिया उन्हें सल्फ्यूरिक एसिड में कम कर देते हैं। यह प्रतिक्रिया माध्यम के पीएच में उल्लेखनीय कमी के साथ होती है। थियोनिक बैक्टीरिया एसिडोफाइल्स के समूह से संबंधित हैं। इनमें ऐसे जीव शामिल हैं जो उच्च अम्लता की स्थिति में जीवित रह सकते हैं। ऐसी स्थितियां दलदल के लिए विशिष्ट हैं। थियानेसी के साथ, यह समूह लैक्टिक और एसिटिक एसिड बैक्टीरिया, फ्लैगेलेट्स और रोटिफ़र्स से बना है।
हाइड्रोजन बैक्टीरिया
इस प्रकार के प्रोकैरियोट्स मिट्टी के निवासी हैं। वे ऊर्जा की रिहाई के साथ आणविक हाइड्रोजन को पानी में ऑक्सीकरण करते हैं। ऐसे बैक्टीरिया थर्मोफाइल्स के समूह में भी शामिल हैं। इसका मतलब है कि वे उच्च तापमान पर जीवित रहने में सक्षम हैं, जो 50 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है। हाइड्रोजन बैक्टीरिया की यह क्षमता इस तथ्य के कारण है कि वे विशेष एंजाइमों का स्राव करते हैं जो ऐसी परिस्थितियों में भी कार्य करते हैं।
भूमिकारसायन संश्लेषक जीवाणु
कीमोट्रोफ़ प्रकृति में संबंधित रसायनों के परिवर्तन और संचलन की जटिल प्रक्रियाओं में एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं। चूंकि हाइड्रोजन सल्फाइड और अमोनिया काफी जहरीले पदार्थ हैं, इसलिए उन्हें बेअसर करने की जरूरत है। यह कीमोट्रोफिक बैक्टीरिया द्वारा भी किया जाता है। रासायनिक परिवर्तनों के क्रम में, अन्य जीवों के लिए आवश्यक पदार्थ बनते हैं, जिससे उनकी सामान्य वृद्धि और विकास संभव हो जाता है। समुद्रों और दलदलों के तल पर लौह और मैंगनीज अयस्कों के बड़े भंडार कीमोट्रोफ की गतिविधि के कारण उत्पन्न होते हैं। अर्थात्, लौह जीवाणु।
मनुष्य ने अपनी गतिविधियों में कीमोट्रोफ़ के अद्वितीय गुणों का उपयोग करना सीख लिया है। उदाहरण के लिए, सल्फर बैक्टीरिया की मदद से वे हाइड्रोजन सल्फाइड से अपशिष्ट जल को साफ करते हैं, धातु और कंक्रीट के पाइप को जंग से और मिट्टी को अम्लीकरण से बचाते हैं।
तो, रसायन संश्लेषक बैक्टीरिया विशेष प्रोकैरियोट्स हैं जो अवायवीय परिस्थितियों में उपयुक्त रासायनिक प्रतिक्रिया करने में सक्षम हैं। ये जीव पदार्थों का ऑक्सीकरण करते हैं। इस मामले में जारी की गई ऊर्जा को पहले एटीपी बांड में संग्रहित किया जाता है, और फिर जीवन प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए उपयोग किया जाता है। मुख्य हैं लोहा-, सल्फर- और नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया। वे पानी और मिट्टी के वातावरण दोनों में रहते हैं। केमोट्रॉफ़ पदार्थों के चक्र में एक अनिवार्य कड़ी हैं, जीवित जीवों को आवश्यक पदार्थ प्रदान करते हैं और मनुष्यों द्वारा उनकी आर्थिक और औद्योगिक गतिविधियों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।
