Nitrifikanti. Pomen nitrifikacijskih bakterij

Po vrsti hrane, so vsi znani živi organizmi razdeljene v dve glavni vrsti: heteroseksualne in avtotrofov. Posebnost slednjega je njihova sposobnost, da samostojno gradnjo novih elementov ogljikovega dioksida in drugih anorganskih snovi.

Viri energije, ki podpirajo svoje vitalne funkcije, povzroči njihovo delitev na fotoaftotrofy (vir - svetloba) in chemoautotrophs (vir - mineralnih snovi). In glede na ime substrata, ki je oksidiran hemoavtortofy, jih delimo na vodiku in nitrifikacijskih bakterij ter žvepla in železa bakterij.

Ta članek se bo osredotočil na najbolj pogosta med njimi skupino - nitrofitsiruyuschim bakterij.

Zgodovina odkritja

Že v sredini 19. stoletja nemških znanstvenikov je dokazala, da je biološki proces nitrifikacije. Empirično je pokazala, da kadar so dodani odpadnih voda kloroform ustavil oksidacijo amoniaka. Ampak, da pojasni, zakaj je to tako, da ne bi.

To se je zgodilo nekaj let pozneje ruski znanstvenik Vinogradskaya. Pri tem je izpostavil dve skupini bakterij, ki se postopoma so sodelovali v procesu nitrifikacije. Tako je ena skupina oksidacijskega amoniakom, da dobimo kislinski didušikovega, in samo druge skupine bakterij, ki so odgovorni za njegovo pretvorbo v nitratni. Vsi, ki sodelujejo v tem procesu, Nitrifying bakterije so gram-negativne.

Značilnosti procesa oksidacije

Proces tvorbe nitrita z amonijevim oksidacijo ima več faz, med katere so izdelani dušikove spojine z različno stopnjo oksidacije NH skupino.

Prvi izdelek je amonijev oksidacije hidroksilamina. Najverjetneje je ustvarila zaradi vključitve molekularnega kisika v skupini NH _4, čeprav je ta proces ni dokončno dokazana in je še vedno razpravlja.

Nato je hidroksilamin pretvori v nitrit. Verjetno je postopek izvedemo preko tvorbe NOH (giponitrita) s sproščanjem dušikovega oksida. V tem primeru, znanstveniki verjamejo proizvodnjo dušikovega oksida le stranski produkt sinteze, zaradi izterjave nitrita.

Poleg izdelkov iz kemijskih elementov, je velika količina energije sprošča med denitrofikatsii. Podobno temu, kar se dogaja v heterotrofnih aerobnih organizmih, v tem primeru sinteze ATP je povezana s procesi oksidacijsko-redukcijskih, zaradi katerih se elektroni prenese na kisik.

V oksidaciji nitrita, je velika vlogo tudi obratni transporta elektronov. Njena vključitev v vezju elektronov pojavi neposredno v citokromov (P-tipa in / ali tip A), kar zahteva precej veliko stroškov energije. Posledično so chemoautotrophic nitrifikanti celoti zavarovana potrebno oskrbo z energijo, ki se uporablja za postopek oblikovanja in asimilacije ogljikovega dioksida.

Vrste nitrifikacijskih bakterij

V prvi fazi nitrifikacije traja štiri vrste nitrobaktery del:

• nitrosomoni;
• nitrotsistis;
• nitrosolyubus;
• nitrosospira.

Mimogrede, si lahko ogledate nitrifikacijo bakterije (foto pod mikroskopom) v zvezi s predlagano slike.

Z eksperimentiranjem med njimi je težko, in pogosto celo nemogoče izločiti eno od pridelkov, zato je njihova ocena v glavnem končana. Vsi ti mikroorganizmi imajo velikost 2-2,5 mikronov, prednostno ovalno ali okroglo obliko (razen nitrospiry ki imajo obliko palice). Sposobni so binarne cepitve in smeri zaradi migetalke.

V drugi fazi nitrifikacije sodelujejo:

• nitrobakter rase;
• nitrospina rase;
• nitrokokus.

Najbolj raziskana sev bakterije iz rodu nitrbakter ima ime v čast najditelju Vinogradski. Te nitrifikacijskih bakterij imajo hruškasta celice razmnožujejo z brstenjem se tvori mobilne naprave (zaradi bički) hčerinski celici.

Struktura bakterij

Nitrifitsiruyushie raziskovali bakterije imajo podobno celično strukturo drugim gram-negativnih organizmov. Nekateri izmed njih so dobro razvite notranji membranskega sistema, snop, ki tvori središče celice, medtem ko je v drugih so razporejena po obodu strukture ali da se tvori čašo, ki sestoji iz več slojev. Očitno je ti subjekti povezani encimi sodelujejo pri oksidaciji nitrifiers posebne podlage.

Vrsta hrane bakterij nitrifikacijskih

Nitrobakterii so izvajalce avtotrofi ker niso mogli uporabljati eksogene organske snovi. Vendar s poskusom vendarle pokazale zmožnost nekateri sevi nitrifikacijskih bakterij uporabo določenih organskih spojin.

Ugotovljeno je bilo, da substrat vsebuje kvas avtolizati, serin in glutamat v nizkih koncentracijah, spodbujanje vplivali na nitrobaktery rasti. To se zgodi v prisotnosti nitrita in če tega ni v mediju, čeprav je postopek precej počasneje. Nasprotno pa je prisotnost nitrita postopka acetat oksidacije zatreti, vendar vključitev ogljika v proteinu, različne aminokisline in druge celične komponente znatno poveča.

Zaradi večkratnih poskusih, so bili podatki pridobljeni, da lahko nitrifikanti vedno preklopite na heterotrofni prehrane, ampak kako produktivno in kako dolgo lahko obstajajo v takih pogojih, bomo še videli. Medtem ko so podatki v nasprotju z končne sklepe o tem vprašanju.

Habitat in vrednost nitrifikacijskih bakterij

Nitrifikanti so chemoautotrophs in so zelo razširjeni v naravi. Najdemo jih povsod: v zemlji, različnih podlagah, kot tudi ribnikih. Obdeluje njihovo življenje v veliki meri prispeva k celotni cikel dušika v naravi , in v resnici lahko doseže velike razsežnosti.

Na primer, tak mikroorganizem kot nitrotsistis Oceanusa, izolirano iz Atlantiku nanaša na izvajalce halofili. To je možno le v morski vodi ali podlag, ki ga vsebujejo. Za takšne mikroorganizme ni le pomemben habitat, vendar take konstante so pH in temperature.

Vse znane nitrifikacijsko bakterija je nujen usklajen aerobne. Da bi se oksidirajo amoniak v dušikovo kislino in dušikovo kislino v nitratni, ki jih potrebujejo kisik.

življenjske razmere

Druga pomembna točka, ki je pokazala, znanstvenike je, da je kraj, kjer živijo nitrifikacijo bakterije ne smejo vsebovati organskih snovi. Teorija je napredovalo, da lahko ti mikroorganizmi načeloma ne uporabi organskih spojin iz zunaj. So tudi imenuje obvezuje avtotrofov.

Kasneje je bila glukoza škodljiv vpliv dokazano večkrat, sečnina, peptonska, glicerol in druge organske snovi v nitrifikacijsko bakterije, vendar ne prenehajte eksperimentirati.

Pomen nitrifikacijskih bakterij v tla

Do nedavnega je veljalo prepričanje, da nitrifikacijo blagodejno vpliva na plodnost tal s povečanjem dekolte za amonijev nitrat. Slednje so ne le dobro absorbira v rastline, ampak po sebi poveča topnost nekaterih mineralov.

Vendar pa so znanstveni pogledi razvil v zadnjih letih. Pokazala negativni učinek opisanih mikroorganizmov v plodnosti tal. Nitrifikacijskih bakterij, da se tvori nitrat, kislo okolje, kar ni vedno pozitivna stvar, kot tudi večjo nasičenost tal izzvala amonijeve ione kot nitratov. Poleg tega so nitrati zmanjša na kapaciteto N ₂ (pod denitrifakatsii), kar vodi do izčrpanja tal z dušikom.

Kakšna je nevarnost nitrifikacijo bakterije?

Nekateri sevi nitrobaktery v prisotnosti organskega substrata lahko oksidirajo amonij, ki tvori hidroksilamina, nato nitritov in nitratov. Prav zaradi teh reakcij se lahko pojavijo hidroksamsko kislino. Poleg tega je število bakterij v procesu nitrifikacije različnih spojin, ki vsebujejo dušik (oksimi, amini, amidi, hidroksamati in drugih nitro spojine).

Obseg heterotrofni nitrifikacije pod določenimi pogoji, je lahko ne samo velik, ampak tudi zelo škodljiva. Nevarnost je v tem, da v takšnem preoblikovanju pride do tvorbe toksičnih snovi, mutagene in karcinogenov. Zato znanstveniki so tesno sodelovali v študiji o tej temi.

Biološki filter, ki je vedno pri roki

Nitrifikacijo bakterije - ni abstrakten pojem, ampak zelo pogosta oblika življenja. Še več, ko jih človek pogosto uporabljajo.

Na primer, v biološkem filtru za akvarije vključuje te bakterije. Ta vrsta zdravljenja je cenejše in ne kot delovno intenzivna kot mehanski obdelavi, vendar hkrati zahteva izpolnjevanje določenih pogojev za zagotavljanje rasti in aktivnost nitrifikacijskih bakterij.

Najbolj ugodno mikroklimo zanje je temperatura okolice (v tem primeru vodi) okoli 25-26 stopinj Celzija, konstanten pretok kisika in prisotnost vodnih rastlin.

Nitrifikanti v kmetijstvu

Da bi povečali pridelek, kmetje uporabljajo različne gnojila, ki vsebujejo nitrifikanti.

prehrana tal v tem primeru, če nitrobakteriyami in Azotobacter. Te bakterije so odstranjeni iz tal in vode potrebne snovi, ki tvorijo v proces oksidacije namesto velike količine energije. Ta tako imenovani postopek chemosynthesis ko je prejela izpada električne energije do tvorbe kompleksnih organskih molekul iz ogljikov dioksid in vodo.

Ti mikroorganizmi niso nujno dobavo hranilnih snovi iz njihovega okolja - lahko proizvedejo sami. Torej, če zelene rastline, ki so tudi avtotrofna, potrebuje sončno svetlobo, nato nitrifikacije bakterije ni potrebno.

tal samočistilni

Tla - odlična podlaga za rast in razmnoževanje, ne samo rastlin, ampak tudi veliko živih organizmov. Zato je zelo pomembno, da v normalno stanje in uravnoteženo sestavo.

Ne smemo pozabiti, da je biološko čiščenje tal zagotavlja tudi nitrifikacijskih bakterij. So v zemljo, humusa ali rezervoarjev, pretvori amoniak, ki izločajo druge mikroorganizme in odpadnih organskih materialov, nitrate (natančneje, sol dušikove kisline). Celoten postopek je sestavljen iz dveh stopenj:

1. Oksidaciji amoniaka do nitrita.
2. Oksidacija nitrita v nitrat.

Tako je vsak korak, ki ga določene vrste mikroorganizmov.

Tako imenovani začaran krog

Circuit energije in vzdrževanje življenja na Zemlji je mogoče zaradi upoštevanja nekaterih zakonov obstoja vseh živih bitij. Na prvi pogled je težko razumeti, kaj je na kocki, vendar pa je pravzaprav zelo preprost.

Oglejmo si predstavljam naslednjo sliko šolskega učbenika:

1. Anorganski materiali so obdelani z mikroorganizmi in s tem ustvariti ugodne razmere v zemlji za rast rastlin in prehrane.
2. Ti, po drugi strani, je nepogrešljiv vir energije za večino rastlinojede.
3. Naslednji veriga življenjske oskrbe so plenilci energije, ki so, oziroma, njihovih rastlinojedih kolegi.
4. Ljudje, ki so znani, da sodijo v vrh plenilci, in to pomeni, da bomo lahko dobili energijo iz obeh svetovnih rastlin in živali.
5. In v naši sposobnosti, da živijo ostanke, kot tudi tiste, ki so rastline in živali, služi kot substrat hranil za mikroorganizme.

Tako je začaran krog, in zagotavlja neprekinjeno delujejo življenje vseh živih bitij na Zemlji. Poznavanje teh načel ni težko predstavljati, kako večplasten in dejansko neomejene moči narave in vseh živih stvari.

zaključek

V tem članku smo poskušali odgovoriti na vprašanje, kaj je z nitrifikacijo bakterije v biologiji. Kot lahko vidite, kljub ogromno dokazov življenja, delovanja in vpliva teh mikroorganizmov, obstaja veliko spornih vprašanj, ki zahtevajo nadaljnje eksperimentalne študije.

Nitrifikanti pripadajo chemotroph. Vir energije za njih, da služijo različnih mineralov. Kljub svoji majhnosti, ti organizmi imajo velik vpliv na svet okoli sebe.

Kot je znano, chemotroph ne more presnoviti organskih spojin, ki so v substrat (tla ali vodo). Ti, nasprotno, proizvodnjo gradbenega materiala za oblikovanje življenja in delovanja celic.