В сельском хозяйстве водоросли используются как органические удобрения (азотфиксирующие сине-зеленые водоросли, морские водоросли, а также масса сине-зеленых водорослей, которую собирают во время «цветения» водоемов). Водоросли обусловливают образование гумуса, улучшают аэрацию почвы, влияют на ее структуру.

Водоросли являются сырьем для получения ценных органических веществ: спиртов, аммиака, лаков, органических кислот и т. п. (сапропели); йода, брома (бурые водоросли); клея (ламинариевые); агар-агара (красные водоросли, филлофора), каротина, биологически активных веществ. Используются в микробиологической промышленности, космических исследованиях. Для производства бумаги и картона используют кладофору и ризоклоний, которые в большом количестве развиваются в водоемах Западной Сибири. Морские водоросли используют в пищевой промышленности, а также непосредственно в пищу (морская капуста, морской салат, ностоки).

Простейшие - наиболее многочисленная и распространенная в почвах группа одноклеточных микроорганизмов. Размеры их обычно составляют 5-20 мкм, клетки могут быть шаровидной, овальной, сплюснутой или разветвленной формы. Для простейших, обитающих в почве, характерна способность образовывать цисты, устойчивые к неблагоприятным условиям. Простейшие – обычно паразиты и хищники, но среди них есть и сапротрофы.

Простейшие стимулируют рост и развитие высших растений. Они могут оказывать положительное действие на растения непосредственно, выделяя продукты обмена веществ, обогащающие ризосферу азотсодержащими соединениями, или участвуя в разложении сложных органических веществ до более простых, доступных для растений. Простейшие могут воздействовать на высшие растения и косвенно, влияя на численность, видовой состав и жизнедеятельность микробного населения почвы. В почве живут представители 3х классов простейших: Flagellata (жгутиконосцы) – представитель – Эвглена зеленая (Euglena viridis), Rhizopoda (саркодовые) и Ciliata (инфузории).

Микромицеты — грибы и грибообразные организмы микроскопических размеров.

У множества клеток грибов имеется клеточная стенка, отсутствует она лишь у зооспор и вегетативных клеток некоторых примитивных грибов. На 80—90 % она состоит из азотистых и безазотистых полисахаридов, у большинства основным полисахаридом является хитин, у оомицетов — целлюлоза. Также в состав клеточной стенки входят белки, липиды и полифосфаты. Внутри находится протопласт, окружённый цитоплазматической мембраной. Протопласт имеет строение типичное для эукариот. Есть запасающие вакуоли, содержащие волютин, липиды, гликоген, жирные кислоты (в основном ненасыщенные) и другие вещества. Ядер одно или несколько. У различных групп преобладают различные стадии по плоидности.

Основа тела грибов — мицелий (грибница) — система тонких ветвящихся нитей — гиф. Грибница обычно имеет большую общую поверхность, так как через неё осмотическим путём всасывается пища.

Грибы значительно крупнее бактерий и актиномицетов. Диаметр их гиф колеблется от 5 до 50 мкм и более. Грибы широко распространены в природе. Их обнаруживают во всех естественных субстратах (почвах, растительных и животных остатках и т.п.), продуктах питания и тд. Среди грибов есть не только сапротрофы, но и паразиты и хищники. В почве грибы участвуют в разложении органических веществ, в том числе таких сложных соединений, как целлюлоза, лигнин. Грибы могут вызвать порчу пищевых продуктов, деревянных построек, изделий из каучука и резины, нефтепродуктов и тд. Отдельные виды являются возбудителями болезней растений, животных и человека.

Миксомицеты – отдел Myxomycota. Это группа своеобразных организмов, напоминающих по некоторым свойствам грибы, но в определенные периоды цикла развития сходны с амебами. Встречаются миксомицеты в виде слизистой массы, передвигаются, подобно амебам, выпуская псевдоподии. Тело этих микроорганизмов не разделено на клетки, в нем много ядер. Миксомицеты могут размножаться простым делением, но на определенной стадии развития 2 слизистые массы соединяются, образуя плодовое тело, в котором возникают поры. Последние, попадая в благоприятную среду, прорастают, затем начинают делиться, образуя амебоидные клетки. Некоторые из таких клеток – гамет сливаются друг с другом с образованием зиготы, которая делится и разрастается до многоядерной слизистой массы.

Истинные грибы – отдел Eumycota. Эту группу делят на ряд классов, краткая характеристика которых приведена ниже.

1) Класс Chytridiomycetes (Хитродиомицеты) характеризуется полным отсутствием мицелия или ценоцитным (неклеточным) мицелием. Представители данного отдела размножаются бесполым (зооспорами) или половым путем. Зооспоры и гаметы (планогаметы) имеют один задний жгутик, построенный по типу кнута. Многие хитродиомицеты – типичные водные организмы, однако есть среди них и обитатели почвы, паразиты растений, а также виды, живущие на отмерших растительных остатках.

2) Класс Zygomycetes – группа организмов, полностью утративших подвижные стадии развития. У его представителей наиболее часто отмечается половое размножение. Бесполое размножение осуществляется неподвижными спорангиеспорами, образующимися внутри спорангиев. К описываемому классу в числе прочих относят представителей мукоровых грибов, широко распространенных в почвах. Мукоровые имеют хорошо развитый разветвленный одноклеточный мицелий, над которым возвышаются плодоносящие гифы – спорангиеносцы. Размножение бесполым путем происходит при помощи неподвижных спорангиеспор, образующихся внутри спорангиев. Среди часто встречающихся в почве мукоровых грибов можно отметить роды Mucor, Thamnidium, Rhizopus.

32. Аэробное разложение целлюлозы, участвующие в нем микроорганизмы. Ход и конечные продукты окисления целлюлозы. Значение процесса в природе и в сельском хозяйстве.

Целлюлоза (клетчатка) (С6Н1005)n - основная составная часть растений (40-70 % массы), и её биосинтез по масштабам превосходит синтез всех прочих соединений.

В количественном отношении целлюлоза - преобладающий компонент растительных тканей и в сочетании с крахмалом является основным источником углерода в почве.

Целлюлоза служит исходным материалом для навоза, компостов, гумуса, торфа, лигнина, каменного угля.

Процесс разложение клетчатки при участии аэробных целлюлозаразлагающихся микроорганизмов идёт с большей скоростью и эффективностью, чем в анаэробных условиях.

За гидролиз целлюлозы, как и у анаэробов, у аэробных микроорганизмов отвечает связанные с мембранным мощные эндо- и экзоферменты гидролазы.

Работа этих ферментов осуществляется только при непосредственном контакте клетки с волокнами полимера.

Представители аэробного разложения целлюлозы.

• Актиномицеты родов

Streptomyces

Micromonospora

Медленно, но продуктивно разлагающие клетчатку.

• Грибы родов

Chaetomium

Trichoderma

Botrytis

Alternaria

Aspergillus

Быстрый, но неглубокий распад

распад целлюлозы.

• Бактериии.

-особое место занимают миксобактерии, в часности не образующие плодовых тел

Cytophaga hutchinsonii

Цитофаги – одни из самых активных разрушителей целлюлозы. Кроме нее, они могут использовать пектин, крахмал, агар, хитин, белки.

- Herpetosiphon aurantiacus- микроорганизм, облигатный аэроб, образующий желтые, красные колонии. Он активно разрушает целлюлозу, хитин, крахмал, агар, лизирует клетки бактерий и дрожжей; встречается в почве, навозе, гниющем растительном материале.

К активным целлюлозоразрушающим бактериям (имеют плодовые тела) относят:

• *Sorangium *Polyangium *Chondromyces

• Грамотрицательные палочки Cellvibrio mixtus

• Грамположительные неспорообразующие палочки Cellulomonas

Распространение

Распространение целлюлозоразрушающие микроорганизмов в различных почвах.

В унавоженных окультуренных почвах, хорошо аэрируемых нейтральных и слабокислых, доминируют представители миксобактерии, в частности рода Cytophaga и рода Cellvibrio.

В целинных – Sporocytophaga и Sorangium

В лесных почвах с кислой реакции среды распространены преимущественно грибы;

В тяжёлых болотистых почвах, особенно в жарком климате, преобладают бактерии рода Clostridium

Гидролический блок почвенных бактерий способных разрушать сложные полимеры (глюкоза, крахмал, пектин, хитин), включает миксобактерии, Cytophaga, Cellvibrio, актиномицеты, а также бациллы и клостридии. Все они имеют набор ферментов, в частности целлюлазу, глюкозидазу, пектиназу, липазу, хитиназу

Ход и конечные продукты окисления целлюлозы.

Микроорганизмы вырабатывают ферменты целлюлазу и целлобиазу, вызывающие гидролиз целлюлозы до глюкозы:

которую затем окисляют до CO2 и H2O; промежуточными продуктами окисления являются оксикислоты:

Значение

• участвуют в круговороте углерода

• являются почвообразователями

• наносят вред библиотекам, архивам

• порча древесных построек

33. Минерализация азота (аммонификация). Продукты распада белка и других азотосодержащих соединений в почве. Условия накопления аммиака в почве.

Среди органических соединений, составляющих клетку, первое место по количеству занимают белки — на их долю приходится не менее 50% сухой массы клетки. Значительная часть белков попадает в почву с остатками отмерших растений, животных и микроорганизмов.

При разложении белков и других азотсодержащих соединений в почве при участии микроорганизмов азот освобождается в виде аммиака. Указанный процесс называют аммонификацией, или минерализацией азота.

Белки подвергаются разложению как аэробными, так и анаэробными бактериями, а также актиномицетами и грибами. Особенно активны представители семейства Pseudomonadaceae, рода Pseudomonas (P. fluorescens, P. aeruginosa), семейства Васillасеае, рода Bacillus (В. mycoides, В. cereus, В. subtilis) и рода Clostridium (С. sporogenes, С. putrificus), семейства Enterobacteriaceae, рода Proteus (P. vulgaris). В состав белков обычно входит 20 ос-аминокислот. Аминокислоты в полимерной цепи белка располагаются так, что конец одной аминокислоты связан с началом другой пептидной связью. Такие полимерные молекулы, называемые полипептидными цепями, содержат до сотен аминокислотных звеньев. Белковая молекула включает одну или несколько полипептидных цепей. По составу белки подразделяют на простые и сложные. При гидролизе простых белков образуются только аминокислоты, сложных — как аминокислоты, так и другие органические и неорганические продукты.

Молекулы белков и большинства пептидов велики и не могут проходить через цитоплазматическую мембрану микроорганизмов. Поэтому они расщепляются экзоферментами. Протеолитические ферменты, или протеазы, выделяемые клетками микроорганизмов в окружающую среду, осуществляют гидролиз ряда пептидных связей в молекулах белков. Образующиеся при этом частицы белковой молекулы (полипептиды и олигопептиды) поступают внутрь клеток микроорганизмов, где разрушаются внутриклеточными протеолитическими ферментами — пептидазами до свободных аминокислот. Последние используются для синтеза белков клетки или подвергаются дальнейшему расщеплению.

Внутриклеточное или внеклеточное расщепление аминокислот может идти следующими четырьмя путями:

Аминокислоты минерализуются с различной скоростью. Некоторые из них (треонин, метионин) более устойчивы, другие (аргинин, триптофан), наоборот, разлагаются легко.

При аэробном распаде белка основными конечными продуктами процесса бывают СО2, аммиак, сульфаты и вода. В анаэробных условиях при распаде белка образуются аммиак, амины, СО2, органические кислоты (жирные и ароматические — бензойная, ферулиновая и др.), меркаптаны, а также вещества с неприятным запахом —индол, скатол и сероводород. При анаэробном разрушении белков могут образовываться токсичные соединения, в частности первичные амины (диамины)или птомаины. Накапливающиеся в анаэробных условиях в почве продукты разложения белков фитотоксичны, поэтому они нередко угнетающе действуют на растения и снижают урожайность.

Азот в почвах находится преимущественно в недоступной растениям органической форме, минерального азота в них всего около 1% от общего. Под влиянием биологических процессов органический азот частично переходит в легкоусвояемые растениями минеральные формы. Распад азотных органических веществ почвы до аммиака (аммонификация) осуществляется аэробными и анаэробными микроорганизмами. Аммиак, накапливающийся в анаэробных условиях, поглощается почвенными коллоидами к может усваиваться растениями. В аэробных условиях аммиак под влиянием специфических микроорганизмов переходит в нитриты и затем окисляется до нитратов (нитрификация).