Nitrifikačnej baktérie. Význam nitrifikačných baktérií

Podľa typu potraviny všetky známe živé organizmy sú rozdelené do dvoch hlavných typov: heterosexuálne a autotrofné. Charakteristickým rysom tejto zlúčeniny je ich schopnosť vlastnej výstavbe nových prvkov oxidu uhličitého a ďalších anorganických látok.

Energetické zdroje, ktoré podporujú ich obživy, sú zodpovedné za ich rozdelenie do fotoaftotrofy (zdroj - svetlo) a chemoautotrophs (zdroj - minerálne látky). A v závislosti na názov substrát, ktorý sa oxiduje hemoavtortofy, ktoré sú rozdelené do vodíka a nitrifikačnej baktérie, rovnako ako síra a železo baktérie.

Tento článok sa zameria na najčastejšie z nich skupinu - nitrofitsiruyuschim baktérií.

História objavu

Späť v polovici 19. storočia nemeckí vedci sa ukázalo, že biologickým procesom nitrifikácie. Empiricky sa ukázalo, že pri pridaní do odpadových vôd chloroformu zastavil oxidácii amoniaku. Ale vysvetliť, prečo tomu tak je, ale nemohli.

Stalo sa tak o niekoľko rokov neskôr ruský vedec Vinogradskaya. On vybral dve skupiny baktérií, ktoré sa postupne zúčastnili procesu nitrifikácie. Takže jedna skupina oxidačné amoniakom za vzniku kyseliny dusitej, a až druhá skupina baktérie zodpovedná za jej transformácie do dusičnej. Všetky zúčastnené v tomto procese, nitrifikačnej baktérie sú gram-negatívne.

vlastnosti oxidácie

Proces tvorby dusitanov oxidáciou amónneho má niekoľko fáz, počas ktorých sú zlúčeniny obsahujúce dusík, vytvorené s rôznym stupňom oxidácie skupiny NH.

Prvý produkt je oxidačné amónny hydroxylamínu. S najväčšou pravdepodobnosťou, že je vytvorený v dôsledku začlenenia molekulárneho kyslíka v skupine NH _4, aj keď tento proces nie je definitívne preukázané, a zostáva diskutovaný.

Ďalej sa hydroxylamín sa prevedie na dusitan. Možno predpokladať, že spôsob sa vykonáva pomocou vytvorenia NOH (giponitrita) s uvoľňovaním oxidu dusného. V tomto prípade, vedci sú presvedčení, produkciu oxidu dusného len vedľajší produkt syntézy, z dôvodu obnovy dusitanu.

Okrem produktov z chemických prvkov, veľké množstvo energie sa uvoľňuje v denitrofikatsii. Podobne tomu, čo sa deje v heterotrofné aeróbne, v tomto prípade je syntéza ATP je spojený s procesmi v oxidačno-redukčných, v dôsledku ktorého elektróny sú prevedené na kyslík.

Pri oxidácii dusitanu, veľkú úlohu hrá reverzným transportu elektrónov. Jeho zahrnutie v obvode elektrónov dochádza priamo v cytochrómami (P-typu a / alebo typu A), a to vyžaduje pomerne veľké náklady na energiu. V dôsledku toho, chemoautotrophic nitrifikačnej baktérie sú plne zabezpečený dostatočný prísun energie, ktorá sa používa pre proces stavby a asimilácie oxidu uhličitého.

Druhy nitrifikačných baktérií

V prvej fáze nitrifikácie trvať štyri druhy nitrobaktery časť:

• Nitrosomonas;
• nitrotsistis;
• nitrosolyubus;
• Nitrosospira.

Mimochodom, môžete vidieť baktérie nitrifikačnej (foto pod mikroskopom) na navrhovanej obrazu.

Experimentovaním medzi nimi je ťažké a často aj nemožné vyčleniť jeden z plodín, takže ich revízie z veľkej časti dokončená. Všetky tieto mikroorganizmy majú veľkosť 2-2,5 um, a s výhodou oválny alebo guľatý tvar (okrem nitrospiry, ktoré majú formu tyčiniek). Sú schopné binárne štiepenie a smeru v dôsledku bičíky.

V druhej fáze nitrifikácie zúčastniť:

• nitrobakter závod;
• nitrospina závod;
• nitrokokus.

Najviac študoval kmeň baktérií rodu nitrbakter ktorý má názov na počesť svojho objaviteľa Vinogradski. Tieto nitrifikačnej baktérie majú hruškovitý bunky reprodukovať pučaním k vytvoreniu mobilnej (v dôsledku bičík) dcérskej bunke.

štruktúra baktérií

Nitrifitsiruyushie skúmané baktérie majú podobnú bunkovú štruktúru na iné gram-negatívnych organizmov. Niektoré z nich majú dobre vyvinutý vnútorný membránový systém, zásobník tvoriaci stred bunky, zatiaľ čo v iných sú usporiadané po obvode štruktúra alebo forma šálku skladajúci sa z niekoľkých vrstiev. Zdá sa, že to je tieto subjektom, ktoré sú enzýmy zapojené do oxidácie nitrifiers špecifických substrátov.

Druh potravín baktérií nitrifikačných

Nitrobakterii sú obligátne autotrophs, pretože nie je možné používať exogénne organické látky. Avšak tým, že experiment však preukázali schopnosť niektoré kmene nitrifikačných baktérií použitie určitých organických zlúčenín.

Bolo zistené, že materiál s obsahom kvasinkové autolyzáty, serín a glutamátu v nízkych koncentráciách, stimuluje spôsobom ovplyvnil rast nitrobaktery. K tomu dochádza, a to ako v prítomnosti dusitanu a v neprítomnosti uvedeného v médiu, aj keď je tento proces oveľa pomalší. Naopak, prítomnosť dusitanov procesu acetát oxidácie je potlačená, ale jeho začlenením uhlíka v proteínu, rôzne aminokyseliny a iné bunkové zložky výrazne zvyšuje.

V dôsledku niekoľkých pokusoch, bola získaná dáta, ktoré nitrifikačnej baktérie môžu stále prepnúť na heterotrofné výživy, ale ako produktívne a ako dlho môžu existovať v takých podmienkach, sa ešte len uvidí. Kým údaje sú v rozpore s vyvodiť konečné závery týkajúce sa tejto problematiky.

Habitat a význam nitrifikačných baktérií

Nitrifikačnej baktérie sú chemoautotrophs a sú veľmi rozšírené v prírode. Vyskytujú sa všade: v pôde, rôznych substrátov, rovnako ako rybníky. Proces ich život významne prispieva k celkovému cyklu dusíka v prírode , a v skutočnosti môže dosiahnuť obrovské rozmerov.

Napríklad, je mikroorganizmus, ako je nitrotsistis Oceanus, oddelený od Atlantiku, sa vzťahuje na obligátne halophiles. Môže existovať iba v morskej vode alebo substrátov, ktoré ju obsahujú. U týchto mikroorganizmov je nielen dôležité stanovište, ale tieto konštanty sú pH a teploty.

Všetky známe nitrifikačnej baktéria je obligátne aeróbne. Aby sa oxidácia amoniaku na kyselinu dusitou a kyseliny dusitej do dusičná, potrebujú kyslík.

životné podmienky

Ďalším dôležitým bodom, ktorý odhalil vedcov bolo, že miesto, kde žijú nitrifikačných baktérií nesmie obsahovať organickú hmotu. teória bola pokročilých, že tieto mikroorganizmy môžu v zásade používať organických zlúčenín z vonku. Dokonca volal obligátne autotrofné.

Následne, glukóza zhubný vplyv preukázateľne opakovane, močovina, peptón, glycerol a ďalšie organické látky v nitrifikačných baktérií, ale nezastaví experimentovanie.

Význam nitrifikačných baktérií na pôdu

Až do nedávnej doby sa verilo, že nitrifikačnej priaznivý vplyv na úrodnosť pôdy zvýšením jeho štiepenie na dusičnan amónny. Tie sú nielen dobre vstrebáva rastlinami, ale samy o sebe zvyšuje rozpustnosť niektorých minerálov.

Avšak, v uplynulých rokoch, vedecké názory sa menia. Odhalenie negatívny účinok opísaných mikroorganizmov v úrodnosti pôdy. Nitrifikačných baktérií tvoriť dusičnan, kyslé prostredie, ktoré nie sú vždy pozitívna vec, rovnako ako väčší stupeň nasýtenia pôdy vyvolala amónnych iónov než dusičnanov. Okrem toho, dusičnany redukuje na kapacite N ₂ (podľa denitrifakatsii), čo vedie k vyčerpaniu pôdy dusíkom.

Čo je to nebezpečenstvo nitrifikačných baktérií?

Niektoré kmene nitrobaktery v prítomnosti organického substrátu môže oxidovať amoniak, tvoriace hydroxylamínu, a následne dusitanov a dusičnanov. Aj v dôsledku týchto účinkov sa môžu vyskytnúť hydroxamovou kyselinu. Okrem toho, počet baktérií v procese nitrifikácie rôznych zlúčenín, ktoré obsahujú dusík (oxímami, amíny, amidy, hydroxamáty a ďalšie nitrozlúčenín).

Stupnica heterotrofné nitrifikácie za určitých podmienok môže byť nielen veľké, ale aj veľmi škodlivé. Nebezpečenstvo spočíva v tom, že v priebehu tejto transformácie dochádza tvorbu toxických látok, mutagénov a karcinogénov. Preto vedci úzko spolupracujú na štúdium problematiky.

Biologický filter, ktorý je vždy po ruke

Nitrifikačných baktérií - nie je abstraktný pojem, ale veľmi častá forma života. Navyše, oni sú často používané človekom.

Napríklad, v biologickom filtri pre akvária zahŕňať tieto baktérie. Tento typ liečby je lacnejšie a nie je tak náročná na pracovnú silu ako mechanické čistenie vody, ale zároveň vyžaduje, aby boli splnené určité podmienky, aby zabezpečili rast a činnosť nitrifikačných baktérií.

Najpriaznivejšie mikroklíma pre nich je teplota prostredia (v tomto prípade voda) asi 25 až 26 stupňov Celzia, konštantný prietok kyslíka a prítomnosť vodných rastlín.

Nitrifikačnej baktérie v poľnohospodárstve

Za účelom zvýšenia výťažku, poľnohospodári používajú rôzne hnojivá obsahujúce nitrifikačných baktérií.

pôdne výživa v tomto prípade za predpokladu, nitrobakteriyami a Azotobacter. Tieto baktérie sú odstránené z pôdy a vody nevyhnutné látky, ktoré tvoria v procese oxidácie pomerne veľké množstvo energie. Táto tzv chemosynthesis proces, keď prijatá energia ide na tvorbu komplexných organických molekúl z oxidu uhličitého a vody.

Tieto mikroorganizmy nie sú nevyhnutne prísun živín zo svojho okolia - môžu vyrábať vlastné. Takže ak zelené rastliny, ktoré sú tiež autotrophic, potrebuje slnečné svetlo, potom nitrifikačnej baktérie to nie je nutné.

pôda samočistiace

Pôda - ideálny substrát pre rast a reprodukciu nielen rastliny, ale aj mnoho živých organizmov. Preto je do normálneho stavu, a vyvážené zloženie mimoriadne dôležité.

Je potrebné pripomenúť, že biologická úprava pôdy poskytovať vrátane nitrifikačných baktérií. Sú v pôde, humus alebo nádrží, prevedie amoniak, ktoré vylučujú ďalšie mikroorganizmy a odpadové organické materiály, nitráty (presnejšie povedané, vo forme soli kyseliny dusičnej). Celý proces sa skladá z dvoch fáz:

1. Oxidácie amoniaku na dusitan.
2. Oxidácia dusitanu na dusičnan.

Tak je každý krok poskytuje určité typy mikroorganizmov.

Takzvaný bludný kruh

Obvod energie a udržanie života na Zemi je možné vďaka dodržiavanie určitých zákony existencie všetkých živých vecí. Na prvý pohľad je ťažké pochopiť, čo je v stávke, ale to je vlastne celkom jednoduchý.

Poďme si predstaviť nasledujúci obrázok školské učebnicu:

1. Anorganické materiály sú spracovávané mikroorganizmy, a tým vytvorí priaznivé podmienky v pôde pre rast a výživu rastlín.
2. Oni, podľa poradia, je nepostrádateľným zdrojom energie pre väčšinu bylinožravcov.
3. Nasledujúci reťazec životného starostlivosti sú dravce energie, ktoré sú, v tomto poradí, ich bylinožravé náprotivky.
4. Ľudia, ktorí je známe, že patrí k špičke predátormi, a to znamená, že môžeme získať energiu z oboch sveta rastlín a zvierat.
5. Av našich vlastných zvyšky života, rovnako ako tých väčšiny rastlín a živočíchov, slúžiť ako živnou pôdou pre mikroorganizmy.

Tak to začarovaný kruh, a poskytuje nepretržite prevádzkovú životnosť všetkých živých organizmov na Zemi. Znalosť týchto princípov nie je ťažké si predstaviť, ako rôznorodé a vlastne neobmedzená sila prírody a všetky živé veci.

záver

V tomto článku sme sa pokúsili odpovedať na otázku, aká je baktéria nitrifikačných v biológii. Ako môžete vidieť, napriek drvivej dôkazy o život, fungovanie a vplyv týchto mikroorganizmov, existuje veľa sporných otázok, ktoré vyžadujú ďalšie experimentálne štúdie.

Nitrifikačnej baktérie patrí k chemotrofie. Zdrojom energie pre nich slúžiť rad minerálov. Napriek svojej malej veľkosti, tieto organizmy majú obrovský vplyv na svet okolo seba.

Ako je známe, môže chemotrofie nie je metabolizovať organické zlúčeniny, ktoré sú v substráte (pôdy alebo vody). Oni naopak, výrobky stavebný materiál pre vytvorenie živého a fungujúce bunky.