Nitrifiserende bakterier. Betydning av nitrifiserende bakterier

Ved type mat alle kjente levende organismer er delt inn i to hovedtyper: heterofil og autotrophs. Et karakteristisk trekk ved den sistnevnte er deres evne til selv-konstruksjon av nye elementer av karbondioksid og andre uorganiske stoffer.

Energikilder som støtter sine livsviktige funksjoner, føre sin divisjon i fotoaftotrofy (Kilde - lys) og chemoautotrophs (kilde - mineralske stoffer). Og avhengig av navnet på underlaget, som er oksydert hemoavtortofy, blir de delt inn i hydrogen og nitrifiserende bakterier, samt svovel og jernbakterier.

Denne artikkelen vil fokusere på de mest vanlige blant dem en gruppe - nitrofitsiruyuschim bakterier.

History of oppdagelse

Tilbake i midten av det 19. århundre av tyske forskere det viste seg at den biologiske nitrifikasjonsprosessen. Empirisk har det vist seg at når det blir tilsatt til den avløpsvann kloroform stoppet ammoniakkoksidasjon. Men for å forklare hvorfor det er slik, at de ikke kunne.

Dette ble gjort for noen år senere russisk forsker Vinogradskaya. Han blinket ut to grupper av bakterier, som gradvis tok del i prosessen med nitrifikasjon. Således, for en gruppe oksider ammoniakk gir syre salpetersyrling, og bare den andre gruppe av bakterier som er ansvarlig for omdanning til salpetersyre. Alt som er involvert i denne prosessen, nitrifiserende bakterier er gramnegative.

Funksjoner av oksidasjon

Prosessen med dannelsen av nitritt ved ammonium oksydasjon har flere faser, hvorunder nitrogenforbindelsene er dannet med varierende grad av oksidasjon gruppe NH.

Det første produkt er et ammonium-oksydasjon av hydroksylamin. Mest sannsynlig det er generert på grunn av inkludering av molekylært oksygen i gruppen NH _4, selv om denne fremgangsmåte ikke er definitivt bevist og forblir diskutert.

Deretter blir hydroksylamin omdannes til nitritt. Antagelig den prosessen utføres via dannelse NOH (giponitrita) med utgivelsen av nitrogenoksid. I dette tilfellet, mener forskerne produksjonen av lystgass bare et biprodukt av syntesen, på grunn av utvinning av nitritt.

Bortsett fra produktene av de kjemiske elementene, blir en stor mengde energi som frigjøres under denitrofikatsii. I likhet med hva som skjer i heterotrofe aerobe organismer, i dette tilfellet syntesen av ATP er forbundet med oksidasjons-reduksjonsprosesser, som et resultat av hvilket elektronene blir overført til oksygen.

Ved oksydasjon av nitritt, blir en stor rolle ved motsatt transport av elektroner. Inkludering i kretsen av elektroner skjer direkte i cytokromer (P-typen og / eller A-type), og dette krever et relativt store energikostnader. Som et resultat, er chemoautotrophic nitrifiserende bakterier fullt ut sikres den nødvendige tilførsel av energi, som benyttes for bygging og assimilering av karbondioksyd.

Typer nitrifiserende bakterier

I den første fasen av nitrifikasjon ta fire typer nitrobaktery del:

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

Forresten, kan du se de nitrifiserende bakterier (foto under et mikroskop) på den foreslåtte bilde.

Ved eksperimentering blant dem er det vanskelig, og ofte umulig å skille ut en av avlingene, slik at deres vurdering i stor grad fullført. Alle disse mikroorganismene har en størrelse på 2-2,5 ym, og fortrinnsvis oval eller rund form (bortsett fra nitrospiry som har form av pinner). De er i stand til binær fisjon og retning på grunn av flag.

I den andre fasen av nitrifikasjon ta del:

• nitrobakter rase;
• nitrospina rase;
• nitrokokus.

Den mest studerte stamme av bakterier av slekten nitrbakter at den har navnet ære for oppdag Vinogradski. Disse nitrifiserende bakterier har en pæreformet celler formerer seg ved knoppskyting for å danne en mobil (på grunn av flagellen) dattercelle.

Strukturen av bakterier

Nitrifitsiruyushie undersøkt bakterier har en lignende cellestruktur til andre gram-negative organismer. Noen av dem har velutviklede indre membransystemet, stabelen danner et senter av cellen, mens i andre er de anordnet over omkretsen av strukturen, eller for å danne et beger som består av flere lag. Tilsynelatende er det disse enhetene er forbundet enzymer som er involvert i oksydasjonen av nitrifiserende spesifikke substrater.

Typen av mat nitrifiserende bakterier

Nitrobakterii er obligate autotrophs fordi ikke være i stand til å bruke eksogene organiske stoffer. Men ved Eksperimentet viste likevel anordnet en mulighet for visse stammer av nitrifiserende bakterier bruker visse organiske forbindelser.

Det ble funnet at et substrat som inneholder gjærautolysater, serin og glutamat i lave konsentrasjoner, påvirket stimulerende måte veksten nitrobaktery. Dette skjer både i nærvær av nitritt, og i fravær derav i mediet, selv om fremgangsmåten er mye langsommere. Motsatt er nærvær av nitritt acetat oksidasjonsprosessen undertrykt, men inkludering av karbon i proteinet, forskjellige aminosyrer og andre cellulære komponenter øker betydelig.

Som et resultat av flere eksperimenter, ble data innhentet som nitrifiserende bakterier kan fortsatt bytte til heterotrof ernæring, men hvor produktiv og hvor lenge de kan eksistere i slike forhold, gjenstår å se. Mens data er motstridende å trekke endelige konklusjoner om dette problemet.

Habitat og verdien av nitrifiserende bakterier

Nitrifiserende bakterier er chemoautotrophs og er utbredt i naturen. De finnes overalt: i jord, forskjellige underlag, samt dammer. Prosess sitt liv i stor grad bidrar til den totale nitrogenkretsløpet i naturen , og i virkeligheten kan komme opp i store proporsjoner.

For eksempel, for en mikroorganisme som nitrotsistis Oceanus, isolert fra Atlanterhavet, refererer til obligate halofiler. Det kan bare foreligge i sjøvann eller substrater som inneholder det. For slike mikroorganismer er ikke bare viktig habitat, men slike konstanter som pH og temperatur.

Alle kjente nitrifiserende bakterien er en obligat aerobe. For å oksydere ammoniakk til salpetersyre og salpetersyrling i salpetersyre, de trenger oksygen.

levekår

Et annet viktig punkt, som avslørte forskerne var at stedet der de bor nitrifiserende bakterier ikke bør inneholde organisk materiale. teori ble ført at disse mikroorganismer kan i prinsippet ikke å anvende organiske forbindelser fra utsiden. De kalte selv obligate autotrophs.

Senere har glukose skadelig innflytelse vist seg gjentatte ganger, urea, pepton, glycerol og annet organisk materiale i de nitrifiserende bakterier, men ikke slutte å eksperimentere.

Betydning av nitrifiserende bakterier til jord

Inntil nylig ble det antatt at nitrifiserende gunstig virkning på jordens fruktbarhet ved å øke dets spaltning for å ammoniumnitrat. Sistnevnte er ikke bare godt absorbert av planter, men i og for seg øke løseligheten av noen mineraler.

Imidlertid har vitenskapelige synspunkter utviklet seg de siste årene. Avslørte den negative effekten av de beskrevne mikroorganismer i jordens fruktbarhet. Nitrifiserende bakterier under dannelse av nitrat, surt miljø, noe som ikke alltid er positivt, så vel som en større grad av metning av jord provosert ammoniumioner enn nitrater. Videre er nitrater reduseres til kapasiteten _N2 (under denitrifakatsii), som i sin tur fører til uttømming av jordsmonnet med nitrogen.

Hva er faren for nitrifiserende bakterier?

Noen stammer nitrobaktery i nærvær av et organisk substrat kan oksidere ammonium, forming hydroksylamin, og deretter nitritter og nitrater. Også som et resultat av slike reaksjoner kan forekomme hydroksaminsyre. Videre er antallet av bakterier i prosessen for nitrifisering av forskjellige forbindelser, som inkluderer nitrogen (oksimer, aminer, amider, hydroksamater og andre nitroforbindelser).

Omfanget av heterotrofe nitrifikasjon under visse vilkår, kan ikke bare stor, men også svært skadelig. Faren ligger i det faktum at under en slik omdannelse forekommer dannelse av giftige stoffer, mutagener og karsinogener. Derfor forskere har jobbet tett på studiet av emnet.

Biologisk filter, som alltid er for hånden

Nitrifiserende bakterier - er ikke et abstrakt begrep, men en svært vanlig form for liv. Dessuten er de ofte brukt av mannen.

For eksempel, i den biologiske filter for akvarier inkludere disse bakteriene. Denne type behandling er mindre kostbart og er ikke like arbeidskrevende som den mekaniske behandling, men samtidig krever overholdelse av visse betingelser for å sikre vekst og aktivitet av nitrifiserende bakterier.

Den mest gunstige mikroklima for dem er omgivelsestemperaturen (i dette tilfelle vann) på 25-26 grader Celsius, en konstant strøm av oksygen og i nærvær av vannplanter.

Nitrifiserende bakterier i landbruket

For å øke utbyttet, Farmers bruke forskjellige gjødningsmidler inneholdende nitrifiserende bakterier.

jord ernæring i dette tilfellet gitt nitrobakteriyami og Azotobacter. Disse bakteriene blir fjernet fra jord og vann er nødvendig for stoffer som dannes i oksidasjonsprosessen i stedet for store mengder av energi. Denne såkalte chemosynthesis prosessen når den mottatte strømmen går til dannelse av komplekse organiske molekyler fra karbondioksyd og vann.

Disse mikroorganismene er ikke nødvendigvis tilførsel av næringsstoffer fra sine omgivelser - de kan produsere sin egen. Så hvis grønne planter, som også er autotrofe, trenger sollys, så nitrifikasjonsbakterier det ikke er nødvendig.

jord selvrensende

Jord - en perfekt underlag for vekst og reproduksjon av ikke bare planter, men også mange levende organismer. Derfor er det ekstremt viktig til normal tilstand, og balansert sammensetning.

Man må huske på at jorden biologisk rensing gir inkludert nitrifiserende bakterier. De er i jord, humus eller reservoarer, konvertert ammoniakk som utsondrer andre mikroorganismer, og avfalls organiske materialer, nitrater (for å være mer presis, salpetersyre-salt). Hele prosessen består av to trinn:

1. Oksydasjon av ammoniakk til nitritt.
2. Oksydasjonen av nitritt til nitrat.

Således hvert trinn er gitt av visse typer mikroorganismer.

Den såkalte onde sirkelen

Krets av energi og vedlikehold av livet på Jorden er mulig takket være overholdelse av visse lover eksistensen av alle levende ting. Ved første øyekast er det vanskelig å forstå hva som står på spill, men det er faktisk ganske enkelt.

La oss forestille seg følgende bilde av en skole lærebok:

1. Uorganiske materialer behandles av mikroorganismer, og dermed skape gunstige betingelser i jord for plantevekst og ernæring.
2. De på sin side er en uunnværlig kilde til energi for de fleste planteetere.
3. Den følgende kjede av livet omsorg er rovdyr energi som er henholdsvis av deres planteetende motstykker.
4. Folk som er kjent for å tilhøre de beste rovdyr, og dette betyr at vi kan få energi fra både planteverdenen og dyret.
5. Og i vår egen evne til å leve rester, samt de fleste planter og dyr, tjene som et næringsstoff substrat for mikroorganismer.

Dermed vil en ond sirkel, og gir en kontinuerlig levetid av alle levende ting på jorden. Å vite disse prinsippene er ikke vanskelig å forestille seg hvordan mangefasettert og faktisk ubegrensede kraften i naturen og alt som lever.

konklusjon

I denne artikkelen har vi forsøkt å svare på spørsmålet, hva er de nitrifiserende bakterier i biologi. Som du kan se, til tross for overveldende bevis for liv, funksjon og virkningen av disse mikroorganismene, er det mange kontroversielle spørsmål som krever videre eksperimentelle studier.

Nitrifiserende bakterier hører til kjemotrof. Energikilde for dem å tjene en rekke mineraler. Til tross for sin lille størrelse, disse organismene har en stor innvirkning på verden rundt dem.

Som kjent, kan kjemotrof ikke metabolisere organiske forbindelser som er i substratet (jord eller vann). De, tvert imot, produsere byggemateriale for å skape et levende og fungerende celler.