Nitrifiserende bakterieë. Betekenis van nitrificerende bakterieë

Deur die tipe van voedsel alle lewende organismes is verdeel in twee hooftipes: heteroseksuele en outotrofe. 'N onderskeidende kenmerk van die laasgenoemde is hul vermoë om self-konstruksie van nuwe elemente van koolstofdioksied en ander anorganiese stowwe.

Energiebronne wat hul belangrike funksies te ondersteun, veroorsaak hul afdeling in fotoaftotrofy (bron - lig) en chemoautotrophs (bron - minerale stowwe). En na gelang van die naam van die substraat, wat geoksideer hemoavtortofy, is hulle verdeel in waterstof en nitrifiserende bakterieë, sowel as swael en yster bakterieë.

Hierdie artikel fokus op die mees algemene onder hulle 'n groep - nitrofitsiruyuschim bakterieë.

Geskiedenis van die ontdekking

Terug in die middel van die 19de eeu deur die Duitse wetenskaplikes dit bewys dat die biologiese nitrifikasie proses. Empiries dit het getoon dat wanneer dit by die riool water chloroform gestop ammoniak oksidasie. Maar om te verduidelik hoekom dit so is, hulle kon nie.

Dit is gedoen 'n paar jaar later Russiese wetenskaplike Vinogradskaya. Hy uitgesonder twee groepe bakterieë, wat geleidelik het deelgeneem aan die proses van nitrifikasie. So, een groep oksiderende ammoniak om voorsiening te maak suur nitrous, en slegs die tweede groep van bakterieë wat verantwoordelik is vir sy transformasie in salpetersuur. Alle betrokke in hierdie proses, nitrifiserende bakterieë is gram-negatiewe.

Kenmerke van die oksidasie proses

Die proses van die vorming van nitriet deur ammonium oksidasie het verskeie fases, waartydens die stikstof verbindings word gevorm met wisselende grade van oksidasie groep NH.

Die eerste produk is 'n ammonium oksidasie van hydroxylamine. Heel waarskynlik is dit gegenereer as gevolg van die insluiting van molekulêre suurstof in die groep NH _4, hoewel hierdie proses is nie finaal bewys en bly gedebatteer.

Volgende, is die hydroxylamine omgeskakel word na nitriet. Vermoedelik die proses is uit via vorming NOH (giponitrita) uitgevoer met die vrystelling van stikstofoksied. In hierdie geval, wetenskaplikes glo die produksie van laggas net 'n byproduk van die sintese, as gevolg van die herstel van nitriet.

Afgesien van die produkte van die chemiese elemente, is 'n groot hoeveelheid energie vrygestel tydens denitrofikatsii. Net soos wat gebeur in heterotrofiese aerobiese organismes, in hierdie geval die sintese van ATP is wat verband hou met die oksidasie-reduksieprosesse, as gevolg van wat die elektrone oorgedra word aan suurstof.

In die oksidasie van nitriet, is 'n groot rol gespeel het deur die omgekeerde vervoer van elektrone. Die insluiting daarvan in die kring van elektrone vind plaas direk in die sitochroom (P-tipe en / of A-tipe), en dit vereis 'n redelike groot energie koste. As gevolg hiervan, is chemoautotrophic nitrifiserende bakterieë ten volle verseker die nodige voorsiening van energie, wat gebruik word vir die proses van die bou en assimilasie van koolstofdioksied.

Tipes nitrifiserende bakterieë

In die eerste fase van nitrifikasie neem vier soorte nitrobaktery deel:

• nitrosomonas;
• nitrotsistis;
• nitrosolyubus;
• nitrosospira.

By the way, kan jy die nitrificerende bakterieë (foto onder 'n mikroskoop) op die voorgestelde beeld sien.

Deur eksperimentering onder hulle is dit moeilik, en dikwels selfs onmoontlik om uit een van die gewasse, so hulle review grootliks voltooi. Al hierdie mikro-organismes het 'n grootte van 2-2,5 mikron, en verkieslik ovaal of ronde vorm (behalwe nitrospiry wat die vorm van stokke het). Hulle is in staat om van binêre fisie en rigting te danke aan flagella.

In die tweede fase van nitrifikasie deel te neem:

• nitrobakter ras;
• nitrospina ras;
• nitrokokus.

Die meeste bestudeer stam van bakterieë van die genus nitrbakter met die naam ter ere van sy ontdekker Vinogradski. Hierdie nitrifiserende bakterieë het 'n peervormige selle reproduseer deur ontluikende om 'n mobiele (as gevolg flagellum) dogtersel vorm.

Die struktuur van bakterieë

Nitrifitsiruyushie ondersoek bakterieë het 'n soortgelyke sellulêre struktuur aan ander gram-negatiewe organismes. Sommige van hulle het goed ontwikkelde interne membraan stelsel, die stapel vorming van 'n sentrum van die sel, terwyl dit in ander word hulle gereël oor die rand van die struktuur of 'n koppie wat bestaan uit verskeie lae te vorm. Klaarblyklik het dat hierdie entiteite is wat verband hou ensieme wat betrokke is in die oksidasie proses nitrifiers spesifieke substrate.

Tipe kos nitrifiserende bakterieë

Nitrobakterii is verpligte outotrofe omdat nie in staat wees om gebruik te maak eksogene organiese stowwe. Maar deur 'n eksperiment nogtans gedemonstreer die vermoë van sekere stamme van nitrificerende bakterieë gebruik sekere organiese verbindings.

Daar is bevind dat 'n substraat met gis outolisate, serien en glutamaat in lae konsentrasies, stimulerende manier geraak die groei nitrobaktery. Dit gebeur sowel in die teenwoordigheid van nitriet, en in die afwesigheid daarvan in die medium, hoewel die proses is veel stadiger. Aan die ander kant, is die teenwoordigheid van nitriet asetaat oksidasie proses onderdruk, maar die insluiting van koolstof in die proteïen, verskeie aminosure en ander sellulêre komponente aansienlik verhoog.

As gevolg van verskeie eksperimente, is data wat verkry is dat nitrifiserende bakterieë nog kan oorskakel na heterotrofiese voeding, maar hoe produktief en hoe lank hulle kan bestaan in sulke omstandighede, moet nog gesien word. Terwyl die data is teenstrydig met finale gevolgtrekkings oor hierdie kwessie.

Habitat en die waarde van nitrificerende bakterieë

Nitrifiserende bakterieë is chemoautotrophs en is wydverspreid in die natuur. Hulle is oral gevind: in die grond, verskillende substrate, asook dam. Verwerk hul lewe grootliks bydra tot die algehele stikstofsiklus in die natuur , en in werklikheid kan enorme proporsies bereik.

Byvoorbeeld, so 'n mikro-organisme as nitrotsistis Oceanus, geïsoleerd van die Atlantiese Oseaan, verwys na halofiele obligaat. Dit kan slegs bestaan in seewater of substrate wat dit bevat. Vir so 'n mikro-organismes is nie net belangrik habitat, maar sulke konstantes as pH en temperatuur.

Alle bekende nitrifiserende bakterie is 'n verpligte aerobes. Ten einde ammoniak in salpeterigsuur, en salpeterigsuur oksideer in salpetersuur, hulle suurstof nodig.

lewensomstandighede

Nog 'n belangrike punt, wat die wetenskaplikes aan die lig gebring was dat die plek waar hulle woon nitrifiserende bakterieë organiese materiaal nie moet bevat. teorie voorgeskiet is dat hierdie mikro-organismes kan nie in beginsel om organiese verbindings gebruik van buite. Hulle het selfs genoem verpligte outotrofe.

Daarna het glukose verderflike invloed bewys herhaaldelik, ureum, pepton, gliserol en ander organiese materiaal in die nitrificerende bakterieë, maar moenie ophou eksperimenteer.

Betekenis van nitrificerende bakterieë om grond

Tot onlangs is geglo dat nitrifiserende positiewe uitwerking op die grondvrugbaarheid deur die verhoging van die cleavage te ammoniumnitraat. Laasgenoemde is nie net goed deur plante geabsorbeer, maar in en van hulself te verhoog die oplosbaarheid van 'n paar minerale.

Tog het wetenskaplike standpunte ontwikkel in die afgelope jaar. Aan die lig gebring die negatiewe uitwerking van die beskryf mikro-organismes in die grondvrugbaarheid. Nitrifiserende bakterieë om nitraat, suur omgewing, wat nie altyd 'n positiewe ding, asook 'n groter mate van versadiging te vorm van die grond uitgelok ammoniumione as nitrate. Daarbenewens is nitrate verminder om die kapasiteit N ₂ (onder denitrifakatsii), wat op sy beurt lei tot die uitputting van die grond met stikstof.

Wat is die gevaar van nitrificerende bakterieë?

Sommige stamme nitrobaktery in die teenwoordigheid van 'n organiese substraat kan oksideer ammonium, die vorming van hydroxylamine, en daarna nitriete en nitrate. Ook as gevolg van sulke reaksies kan hydroxamic suur optree. Verder het die aantal bakterieë in die proses van nitrifikasie van verskillende verbindings, wat stikstof (oksieme, amiene, amiede, hydroxamates, en ander nitro verbindings) te sluit.

Die skaal van heterotrofiese nitrifikasie onder sekere omstandighede, kan wees nie net groot nie, maar ook baie skadelik. Die gevaar lê in die feit dat tydens so 'n transformasie plaasvind die vorming van gifstowwe, mutagene en karsinogene. Daarom, wetenskaplikes is nou saam op die studie van die onderwerp.

Biologiese filter, wat altyd byderhand

Nitrifiserende bakterieë - is nie 'n abstrakte konsep, maar 'n baie algemene vorm van lewe. Daarbenewens word hulle dikwels gebruik word deur die mens.

Byvoorbeeld, in die biologiese filter vir akwariums sluit hierdie bakterieë. Hierdie tipe van behandeling is goedkoper en is nie so arbeidsintensief as die meganiese behandeling, maar op dieselfde tyd vereis die nakoming van sekere voorwaardes aan die groei en aktiwiteit van nitrificerende bakterieë te verseker.

Die mees gunstige mikroklimaat vir hulle is die omgewingstemperatuur (in hierdie geval water) oor 25-26 grade Celsius, 'n konstante vloei van suurstof en die teenwoordigheid van waterplante.

Nitrifiserende bakterieë in die landbou

Ten einde opbrengs te verhoog, boere gebruik verskillende kunsmis bevat nitrifiserende bakterieë.

grond voeding in hierdie geval voorsien nitrobakteriyami en Azotobacter. Hierdie bakterieë verwyder uit die grond en water nodig stowwe wat vorm in die oksidasie proses eerder groot hoeveelhede energie. Hierdie sogenaamde chemosynthesis proses wanneer die krag ontvang gaan na die vorming van komplekse organiese molekules uit koolstofdioksied en water.

Hierdie mikro-organismes is nie noodwendig die verskaffing van voedingstowwe uit hul omgewing - hulle kan hul eie te produseer. So as groen plante, wat ook outotrofiese is, moet sonlig, dan nitrifikasie bakterieë dit is nie nodig nie.

grond self-skoonmaak

Grond - 'n perfekte substraat vir die groei en voortplanting van nie net plante nie, maar ook baie lewende organismes. Daarom is dit uiters belangrik om sy normale toestand, en gebalanseerde samestelling.

Daar moet onthou word dat die biologiese behandeling van die grond te voorsien insluitend nitrifiserende bakterieë. Hulle is in die grond, humus of reservoirs, omskep ammoniak wat ander mikro-organismes en afval organiese materiaal, nitrate skei (meer presies, die salpetersuur sout wees). Die hele proses bestaan uit twee fases:

1. Oksidasie van ammoniak tot nitriete.
2. Die oksidasie van nitriet om nitraat.

So elke stap word deur sekere tipes van mikro-organismes.

Die sogenaamde bose kringloop

Kring van energie en instandhouding van die lewe op aarde moontlik is te danke aan die nakoming van sekere wette van die bestaan van alle lewende dinge. Met die eerste oogopslag is dit moeilik om te verstaan wat op die spel, maar dit is eintlik baie eenvoudig.

Kom ons dink aan die volgende prentjie van 'n skoolhandboek:

1. Anorganiese materiaal verwerk deur mikro-organismes en dus gunstige toestande in die grond vir die groei en voeding plant te skep.
2. Hulle het op sy beurt, is 'n onmisbare bron van energie vir die meeste herbivore.
3. Die volgende ketting van die lewe sorg is die roofdiere energie wat, onderskeidelik, van hul plantetende eweknieë.
4. Mense wat bekend is om te behoort aan die top roofdiere, en dit beteken dat ons energie kan kry van beide die plant wêreld en die dier.
5. En in ons eie vermoë om reste, sowel as diegene wat die meeste plante en diere leef, dien as 'n voedingstof substraat vir mikro-organismes.

Dus, 'n bose kringloop, en bied 'n voortdurend werksaam lewe van alle lewende dinge op aarde. Wetende dat hierdie beginsels is nie moeilik om te dink hoe veelsydig en eintlik onbeperkte krag van die natuur en alle lewende dinge.

gevolgtrekking

In hierdie artikel het ons probeer om die vraag, wat is die nitrificerende bakterieë in biologie beantwoord. Soos jy kan sien, ten spyte van die oorweldigende getuienis van die lewe, funksionering en invloed van hierdie mikro-organismes, daar is baie omstrede kwessies wat verdere eksperimentele studies vereis.

Nitrifiserende bakterieë behoort aan chemotroph. Die bron van energie vir hulle om 'n verskeidenheid van minerale dien. Ten spyte van sy klein grootte, hierdie organismes het 'n groot impak op die wêreld rondom hulle.

Soos bekend is, kan chemotroph nie metabolize organiese verbindings wat in die substraat (grond of water). Hulle nie, inteendeel, produseer boumateriaal vir die skepping van 'n lewende en werkende selle.