Nitrifikationsbakterier. Betydelse av nitrifikationsbakterier

Efter typ av mat alla kända levande organismer är indelade i två huvudtyper: heterosexuell och autotrophs. Ett utmärkande drag hos den senare är deras förmåga att själv-konstruktion av nya element av koldioxid och andra oorganiska ämnen.

Energikällor som stöder deras vitala funktioner, orsaka deras uppdelning i fotoaftotrofy (källa - ljus) och chemoautotrophs (källa - mineralämnen). Och beroende på namnet på det substrat, som oxideras hemoavtortofy, delas de in i väte- och nitrifikationsbakterier, samt svavel- och järnbakterier.

Denna artikel kommer att fokusera på den vanligaste bland dem en grupp - nitrofitsiruyuschim bakterier.

History of discovery

Tillbaka i mitten av 19-talet av tyska forskare visade det sig att den biologiska nitrifikationsprocessen. Empiriskt har det visat sig att vid tillsats till avloppsvatten kloroform stoppas ammoniakoxidation. Men för att förklara varför det är så, att de inte kunde.

Detta gjordes några år senare rysk vetenskapsman Vinogradskaya. Han pekas ut två grupper av bakterier, som så småningom deltog i processen för nitrifikation. Sålunda, till en grupp oxiderande ammoniak ger syra salpetersyrlighet, och endast den andra gruppen av bakterier som är ansvariga för dess omvandling till salpetersyra. Alla inblandade i denna process, nitrifikationsbakterier är gramnegativa.

Dragen av oxidationen

Processen för bildandet av nitrit genom ammonium-oxidation har flera faser, under vilka kväveföreningarna är utformade med varierande grad av oxidation grupp NH.

Den första produkten är en ammonium oxidation av hydroxylamin. Mest sannolikt den genereras på grund av införandet av molekylärt syre i gruppen NH _4, även om denna process inte är slutgiltigt bevisats och förblir debatterats.

Därefter hydroxylaminen omvandlas till nitrit. Förmodligen processen utföres via bildning NOH (giponitrita) med frisättningen av kväveoxid. I det här fallet, forskare tror produktionen av kväveoxid bara en biprodukt av syntesen på grund av återvinning av nitrit.

Bortsett från de produkter av de kemiska element, är en stor mängd energi som frigörs vid denitrofikatsii. På liknande sätt som det som sker i heterotrofa aerob, i detta fall syntes av ATP är förknippad med oxidation-reduktionsprocesser, som ett resultat av vilket elektronerna överförs till syre.

I oxidationen av nitrit, är en stor roll som spelas av den omvända transporten av elektroner. Dess införande i kretsen av elektroner sker direkt i cytokromer (P-typ och / eller A-typ), och detta kräver en ganska stora energikostnader. Som ett resultat, är chemoautotrophic nitrifikationsbakterier helt säkrad den nödvändiga tillförseln av energi, som används för förfarandet enligt byggnad och assimilering av koldioxid.

Typer av nitrifikationsbakterier

I den första fasen av nitrifikation ta fyra typer nitrobaktery del:

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

Förresten, kan du se nitrifikationsbakterier (foto i mikroskop) på den föreslagna bilden.

Genom experiment bland dem är det svårt, och ofta till och med omöjligt att peka ut en av de grödor, så granskningen i stort sett klar. Alla av dessa mikroorganismer har en storlek av 2-2,5 um, och företrädesvis oval eller rund form (utom nitrospiry vilka har formen av pinnar). De kan binär fission och riktning på grund av flageller.

I den andra fasen av nitrifikation delta:

• nitrobakter ras;
• nitrospina ras;
• nitrokokus.

Den mest studerade bakteriestam av släktet nitrbakter har namnet för att hedra sin upptäckare Vinogradski. Dessa nitrifikationsbakterier har en päronformade celler reproducera genom knoppning för att bilda en mobil (på grund flagellum) dottercell.

Strukturen av bakterier

Nitrifitsiruyushie undersökt bakterier har en liknande cellulär struktur till andra gramnegativa organismer. Några av dem har väl utvecklad internt membransystem, stapelbildnings ett centrum av cellen, medan de i andra är anordnade över periferin av strukturen eller för att bilda en kopp som består av flera skikt. Uppenbarligen är det dessa enheter associerade enzymer är inblandade i oxidation av nitrifierare specifika substrat.

Typ av mat nitrifikationsbakterier

Nitrobakterii är obligata autotrophs eftersom inte att kunna använda exogena organiska ämnen. Emellertid genom experiment likväl demonstreras förmågan hos vissa stammar av nitrifikationsbakterier använda vissa organiska föreningar.

Det visade sig att ett substrat innehållande jästautolysat, serin och glutamat i låga koncentrationer, stimulerande sätt påverkade tillväxten nitrobaktery. Detta inträffar både i närvaro av nitrit, och i frånvaro därav i mediet, även om processen är mycket långsammare. Omvänt är närvaron av nitrit acetat oxidationsprocess tryckas, men dess införande av kol i proteinet, ökar olika aminosyror och andra cellulära komponenter avsevärt.

Som ett resultat av flera experiment, var uppgifter som erhållits att nitrifikationsbakterier fortfarande kan växla till heterotrofa näring, men hur produktiva och hur länge de kan existera i sådana förhållanden, återstår att se. Även uppgifterna är motsägelsefullt att dra slutsatser om denna fråga.

Livsmiljö och värdet av nitrifikationsbakterier

Nitrifikationsbakterier är chemoautotrophs och är utbredd i naturen. De finns överallt: i marken, olika substrat, liksom dammar. Bearbeta sina liv bidrar i hög grad till den totala kvävecykeln i naturen , och i själva verket kan nå enorma proportioner.

Till exempel, en sådan mikroorganism som nitrotsistis Oceanus, isolerad från Atlanten, avser obligata halofiler. Det kan bara existera i havsvatten eller substrat som innehåller det. För sådana mikroorganismer är inte bara viktigt livsmiljö, men sådana konstanter som pH och temperatur.

Alla kända nitrifierande bakterien är en obligat aeroba. För att oxidera ammoniak till salpetersyrlighet, och salpetersyrlighet i salpetersyra, de behöver syre.

levnadsförhållanden

En annan viktig punkt, som visade forskarna var att platsen där de bor nitrifikationsbakterier inte bör innehålla organiskt material. teori avancerade att dessa mikroorganismer kan inte i princip att använda organiska föreningar utifrån. De kallas även obligata autotrophs.

Därefter har glukos skadliga inflytande visat gång på gång, urea, pepton, glycerol och annat organiskt material i nitrifierande bakterier, men inte sluta experimentera.

Innebörden av nitrifikationsbakterier till jord

Tills nyligen trodde man att nitrifierande fördelaktig effekt på jorden fertiliteten genom ökning av dess klyvning till ammoniumnitrat. De senare är inte bara absorberas väl av växter, men i och för sig öka lösligheten av vissa mineraler.

Emellertid har vetenskapliga vyer utvecklats under de senaste åren. Avslöjade den negativa effekten av de beskrivna mikroorganismerna i jorden fertilitet. Nitrifierande bakterier att bilda nitrat, sur miljö, vilket inte alltid är positivt, samt en högre grad av mättnad av jorden provocerade ammoniumjoner än nitrater. Dessutom är nitrater reduceras till kapaciteten N ₂ (under denitrifakatsii), vilket i sin tur leder till utarmning av jorden med kväve.

Vad är faran med nitrifierande bakterier?

Vissa stammar nitrobaktery i närvaro av ett organiskt substrat kan oxidera ammonium, formnings hydroxylamin, och därefter nitriter och nitrater. Också som en följd av sådana reaktioner kan inträffa hydroxamsyra. Dessutom antalet bakterier i processen för nitrifiering av olika föreningar, som omfattar kväve (oximer, aminer, amider, hydroxamater, och andra nitroföreningar).

Omfattningen av heterotrofa nitrifikation under vissa förhållanden kan vara inte bara stor, men också mycket skadligt. Faran ligger i det faktum att under sådan omvandling sker bildandet av giftiga ämnen, mutagener och karcinogener. Därför har forskare haft ett nära samarbete på studier av ämnet.

Biologiskt filter, som alltid till hands

Nitrifikationsbakterier - är inte ett abstrakt begrepp, men en mycket vanlig form av liv. Dessutom är de ofta används av människan.

Till exempel, i det biologiska filtret för akvarier inkluderar dessa bakterier. Denna typ av behandling är billigare och är inte lika arbetskrävande som den mekaniska behandlingen, men samtidigt kräver vissa villkor för att säkerställa tillväxt och aktivitet nitrifikationsbakterier.

Den mest gynnsamt mikroklimat för dem är den omgivande temperaturen (i detta fall vatten) ca 25-26 grader Celsius, ett konstant flöde av syre och närvaron av vattenväxter.

Nitrifikationsbakterier inom jordbruket

I syfte att öka utbytet, bönder använder olika gödselmedel som innehåller nitrifikationsbakterier.

jord näring i det här fallet som nitrobakteriyami och Azotobacter. Dessa bakterier avlägsnas från mark och vatten nödvändigt ämnen som bildar i oxidationsprocessen ganska stora energimängder. Denna så kallade chemosynthesis processen när den mottagna effekten går till bildandet av komplexa organiska molekyler från koldioxid och vatten.

Dessa mikroorganismer är inte nödvändigtvis tillförseln av näringsämnen från sin omgivning - de kan producera sina egna. Så om gröna växter, som också är autotrofa, behöver solljus, då nitrifikationsbakterier är det inte nödvändigt.

jordsjälvrengörande

Jord - en perfekt substrat för tillväxt och reproduktion av inte bara växter, men också många levande organismer. Därför är det oerhört viktigt till sitt normala tillstånd och balanserad sammansättning.

Man bör komma ihåg att jorden biologisk rening ger inklusive nitrifikationsbakterier. De är i marken, humus eller reservoarer, omvandlas ammoniak, som utsöndrar andra mikroorganismer och avfalls organiska material, nitrater (för att vara mer exakt, salpetersyrasalt). Hela processen består av två steg:

1. Oxidation av ammoniak till nitrit.
2. Oxidationen av nitrit till nitrat.

varje steg åstadkommes sålunda av vissa typer av mikroorganismer.

Den så kallade onda cirkeln

Krets av energi och underhåll av livet på jorden är möjlig tack vare iakttagandet av vissa lagar av existens av alla levande ting. Vid första anblicken är det svårt att förstå vad som står på spel, men det är faktiskt ganska enkelt.

Låt oss föreställa oss följande bild av en skola lärobok:

1. Oorganiska material bearbetas av mikroorganismer och på så sätt skapa gynnsamma förutsättningar i marken för växternas tillväxt och näring.
2. De i sin tur är en oumbärlig energikälla för de flesta växtätare.
3. Följande kedja livets slutskede är rovdjur energi som är respektive av deras växtätande motsvarigheter.
4. Personer som är kända för att tillhöra de bästa rovdjur, och det innebär att vi kan få energi från både växtriket och djuret.
5. Och i vår egen förmåga att leva rester, liksom de flesta växter och djur, fungerar som ett näringssubstrat för mikroorganismer.

Således kan en ond cirkel, och ger en kontinuerlig livslängd av alla levande varelser på jorden. Att känna dessa principer är inte svårt att föreställa sig hur mångfacetterad och faktiskt obegränsade kraften i naturen och allt levande.

slutsats

I den här artikeln har vi försökt att svara på frågan, vad är nitrifikationsbakterier i biologi. Som ni ser, trots den överväldigande bevis för liv, funktion och effekterna av dessa mikroorganismer, det finns många kontroversiella frågor som kräver ytterligare experimentella studier.

Nitrifikationsbakterier tillhör kemoautotrof. Den energikälla för dem att tjäna en mängd olika mineraler. Trots sin lilla storlek, dessa organismer har en enorm inverkan på världen omkring dem.

Såsom är känt, kan kemoautotrof inte metabolisera organiska föreningar, som är i substratet (jord eller vatten). De, tvärtom, producera byggmaterial för att skapa en levande och fungerande celler.