Nitrifikační bakterie. Význam nitrifikačních bakterií

Podle typu potraviny všechny známé živé organismy jsou rozděleny do dvou hlavních typů: heterosexuální a autotrofní. Charakteristickým rysem této sloučeniny je jejich schopnost vlastní výstavbě nových prvků oxidu uhličitého a dalších anorganických látek.

Energetické zdroje, které podporují jejich životních funkcí, způsobit jejich rozdělení do fotoaftotrofy (zdroj - světlo) a chemoautotrophs (zdroj - minerální látky). A v závislosti na název substrátu, který se oxiduje hemoavtortofy, jsou rozděleny do vodíku a nitrifikačních bakterií, jakož i síry a železa bakterií.

Tento článek se zaměří na nejčastější z nich skupinu - nitrofitsiruyuschim bakterií.

Historie objevu

Zpět v polovině 19. století němečtí vědci se ukázalo, že biologickým procesem nitrifikace. Empiricky se ukázalo, že při přidání do odpadních vod chloroformu zastavil oxidaci amoniaku. Ale vysvětlit, proč tomu tak je, ale nemohli.

Stalo se tak o několik let později ruský vědec Vinogradskaya. On vybral dvě skupiny bakterií, které se postupně zúčastnili procesu nitrifikace. Takže jedna skupina oxidační amoniakem za vzniku kyseliny dusité, a to pouze s druhou skupinou bakterií, které způsobují její transformace do dusičnou. Všechny zúčastněné v tomto procesu, nitrifikační bakterie jsou gram-negativní.

Vlastnosti oxidace

Proces tvorby dusitanů oxidací amonného má několik fází, během nichž jsou dusíkaté sloučeniny, vytvořené s různým stupněm oxidace skupiny NH.

První produkt je oxidační amonný hydroxylaminu. S největší pravděpodobností je generován v důsledku začlenění molekulárního kyslíku ve skupině NH _4, i když tento proces není definitivně prokázáno, a zůstává diskutován.

Dále se hydroxylamin se převede na dusitan. Lze předpokládat, že způsob se provádí pomocí vytvoření NOH (giponitrita) s uvolňováním oxidu dusného. V tomto případě, vědci jsou přesvědčeni, produkci oxidu dusného jen vedlejší produkt syntézy, z důvodu obnovy dusitanu.

Kromě produktů z chemických prvků, velké množství energie se uvolňuje v denitrofikatsii. Podobně tomu, co se děje v heterotrofních aerobní, v tomto případě je syntéza ATP je spojen s procesy v oxidačně-redukčních, v důsledku kterého elektrony jsou převedeny na kyslík.

Při oxidaci dusitanu, velkou roli hraje reverzním transportu elektronů. Jeho zahrnutí v obvodu elektronů dochází přímo v cytochromy (P-typu a / nebo typu A), a to vyžaduje poměrně velké náklady na energii. V důsledku toho, chemoautotrophic nitrifikační bakterie jsou plně zajištěn dostatečný přísun energie, která se používá pro proces stavby a asimilace oxidu uhličitého.

Druhy nitrifikačních bakterií

V první fázi nitrifikace trvat čtyři druhy nitrobaktery část:

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

Mimochodem, můžete vidět bakterie nitrifikační (foto pod mikroskopem) na navrhované obrazu.

Experimentováním mezi nimi je obtížné a často i nemožné vyčlenit jeden z plodin, takže jejich revize z velké části dokončena. Všechny tyto mikroorganismy mají velikost 2-2,5 um, a s výhodou oválný nebo kulatý tvar (kromě nitrospiry, které mají formu tyčinek). Jsou schopné binární štěpení a směru v důsledku bičíky.

Ve druhé fázi nitrifikace zúčastnit:

• nitrobakter závod;
• nitrospina závod;
• nitrokokus.

Nejvíce studoval kmen bakterií rodu nitrbakter který má název na počest svého objevitele Vinogradski. Tyto nitrifikační bakterie mají hruškovitý buňky reprodukovat pučením k vytvoření mobilní (v důsledku bičík) dceřinné buňce.

Struktura bakterií

Nitrifitsiruyushie zkoumány bakterie mají podobnou buněčnou strukturu na jiné gram-negativních organismů. Některé z nich mají dobře vyvinuté vnitřní membránový systém, stoh tvořící střed buňky, zatímco v jiných případech jsou uspořádány po obvodu konstrukce nebo pro vytvoření šálek skládající se z několika vrstev. Zdá se, že to je tyto subjektům, které jsou enzymy zapojené do oxidace nitrifiers specifických substrátů.

Druh potravin bakterií nitrifikačních

Nitrobakterii jsou obligátní autotrophs, protože není možné používat exogenní organické látky. Avšak tím, že experiment však prokázaly schopnost některé kmeny nitrifikačních bakterií použití určitých organických sloučenin.

Bylo zjištěno, že substrát obsahující kvasinkové autolyzáty, serin a glutamátu v nízkých koncentracích, stimuluje způsobem ovlivnil růst nitrobaktery. K tomu dochází, a to jak v přítomnosti dusitanu a v nepřítomnosti uvedeného v médiu, i když je tento proces mnohem pomalejší. Naopak, přítomnost dusitanů procesu acetát oxidace je potlačena, ale jeho začleněním uhlíku v proteinu, různé aminokyseliny a jiné buněčné složky výrazně zvyšuje.

V důsledku několika pokusech, byla získána data, která nitrifikační bakterie mohou stále přepnout na heterotrofní výživy, ale jak produktivní a jak dlouho mohou existovat v takových podmínkách, se teprve uvidí. Zatímco údaje jsou v rozporu s vyvodit konečné závěry týkající se této problematiky.

Habitat a hodnota nitrifikačních bakterií

Nitrifikační bakterie jsou chemoautotrophs a jsou velmi rozšířené v přírodě. Vyskytují se všude: v půdě, různých substrátů, stejně jako rybníky. Proces jejich život významně přispívá k celkovému cyklu dusíku v přírodě , a ve skutečnosti může dosáhnout obrovské rozměrů.

Například, takový mikroorganismus jako nitrotsistis Oceanus, izolované od Atlantiku, se vztahuje na obligátní halophiles. Může existovat pouze v mořské vodě nebo substrátů, které ji obsahují. U těchto mikroorganismů je nejen důležité stanoviště, ale tyto konstanty jsou pH a teploty.

Všechny známé nitrifikační bakterie je obligátní aerobní. Aby se oxidace amoniaku na kyselinu dusitou a kyseliny dusité do dusičná, potřebují kyslík.

životní podmínky

Dalším důležitým bodem, který odhalil vědců bylo, že místo, kde žijí nitrifikačních bakterií nesmí obsahovat organickou hmotu. teorie byla pokročilé, že tyto mikroorganismy mohou v zásadě používat organických sloučenin z venku. Dokonce volal obligátní autotrofní.

Následně, glukóza zhoubný vliv prokazatelně opakovaně, močovina, pepton, glycerol a další organické látky v nitrifikačních bakterií, ale nezastaví experimentování.

Význam nitrifikačních bakterií na půdu

Až do nedávné doby se předpokládalo, že nitrifikační příznivý vliv na půdní úrodnost zvýšením jeho štěpení na dusičnan amonný. Ty jsou nejen dobře vstřebává rostlinami, ale samy o sobě zvyšuje rozpustnost některých minerálů.

Nicméně, vědecké názory se vyvinuly v posledních letech. Odhalení negativní účinek popsaných mikroorganismů v úrodnosti půdy. Nitrifikačních bakterií tvořit dusičnan, kyselé prostředí, které nejsou vždy pozitivní věc, stejně jako větší stupeň nasycení půdy vyvolala amonných iontů než dusičnanů. Kromě toho, dusičnany redukuje na kapacitě N ₂ (podle denitrifakatsii), což vede k vyčerpání půdy dusíkem.

Co je to nebezpečí nitrifikačních bakterií?

Některé kmeny nitrobaktery v přítomnosti organického substrátu může oxidovat amonný, hydroxylamin tváření, a následně dusitanů a dusičnanů. Také v důsledku těchto účinků se mohou vyskytnout hydroxamovou kyselinu. Kromě toho, počet bakterií v procesu nitrifikace různých sloučenin, které obsahují dusík (oximy, aminy, amidy, hydroxamáty a další nitrosloučenin).

Stupnice heterotrofní nitrifikace za určitých podmínek může být nejen velké, ale i velmi škodlivé. Nebezpečí spočívá v tom, že v průběhu této transformace dochází tvorbu toxických látek, mutagenů a karcinogenů. Proto vědci úzce spolupracují na studium problematiky.

Biologický filtr, který je vždy po ruce

Nitrifikačních bakterií - není abstraktní pojem, ale velmi častá forma života. Navíc, oni jsou často používány člověkem.

Například, v biologickém filtru pro akvária zahrnovat tyto bakterie. Tento typ léčby je levnější a není tak pracné jako mechanické zpracování, ale zároveň vyžaduje dodržování určitých podmínek s cílem zajistit růst a činnost nitrifikačních bakterií.

Nejpříznivější mikroklima pro ně je teplota prostředí (v tomto případě voda) asi 25 až 26 stupňů Celsia, konstantní průtok kyslíku a přítomnost vodních rostlin.

Nitrifikační bakterie v zemědělství

Za účelem zvýšení výtěžku, zemědělci používají různá hnojiva obsahující nitrifikačních bakterií.

půdní výživa v tomto případě za předpokladu, nitrobakteriyami a Azotobacter. Tyto bakterie jsou odstraněny z půdy a vody nezbytné látky, které tvoří v procesu oxidace poměrně velké množství energie. Tato tzv chemosynthesis proces, když přijatá energie jde na tvorbu komplexních organických molekul z oxidu uhličitého a vody.

Tyto mikroorganismy nemusí být nutně přísun živin ze svého okolí - oni mohou produkovat svou vlastní. Takže pokud zelené rostliny, které jsou rovněž autotrophic, potřebuje sluneční světlo, pak nitrifikační bakterie to není nutné.

Půda samočisticí

Půda - ideální substrát pro růst a reprodukci nejen rostliny, ale také mnoho živých organismů. Proto je do normálního stavu, a vyvážené složení mimořádně důležité.

Je třeba mít na paměti, že půda biologické čištění poskytuje včetně nitrifikačních bakterií. Jsou v půdě, humus nebo nádrží, převede amoniak, které vylučují další mikroorganismy a odpadní organické materiály, nitráty (přesněji řečeno, ve formě soli kyseliny dusičné). Celý proces se skládá ze dvou fází:

1. Oxidace amoniaku na dusitan.
2. Oxidace dusitanu na dusičnan.

Tak je každý krok poskytuje určité typy mikroorganismů.

Takzvaný bludný kruh

Obvod energie a udržení života na Zemi je možné díky dodržování určitých zákony existence všech živých věcí. Na první pohled je těžké pochopit, co je v sázce, ale to je vlastně docela jednoduchý.

Pojďme si představit následující obrázek školní učebnici:

1. Anorganické materiály jsou zpracovávány mikroorganismy, a tím vytvoří příznivé podmínky v půdě pro růst a výživu rostlin.
2. Oni, podle pořadí, je nepostradatelným zdrojem energie pro většinu býložravců.
3. Následující řada životního péči rozumí dravci energie, které jsou, v tomto pořadí, jejich býložravé protějšky.
4. Lidé, kteří je známo, že patří ke špičce predátory, a to znamená, že můžeme získat energii z obou světa rostlin a zvířat.
5. A v naší schopnosti žít zbytků, stejně jako ty nejvíce rostlin a živočichů, sloužit jako živnou půdou pro mikroorganismy.

Tak to začarovaný kruh, a poskytuje nepřetržitě provozní životnost všech živých organismů na Zemi. Znalost těchto principů není těžké si představit, jak různorodé a vlastně neomezená síla přírody a všechny živé věci.

závěr

V tomto článku jsme se pokusili odpovědět na otázku, jaká je bakterie nitrifikačních v biologii. Jak můžete vidět, navzdory drtivé důkazy o život, fungování a dopad těchto mikroorganismů, existuje mnoho sporných otázek, které vyžadují další experimentální studie.

Nitrifikační bakterie patří k chemotrofie. Zdrojem energie pro ně sloužit řadu minerálů. Navzdory své malé velikosti, tyto organismy mají obrovský dopad na svět kolem sebe.

Jak je známo, může chemotrofie není metabolizovat organické sloučeniny, které jsou v substrátu (půdy nebo vody). Oni naopak produkují stavební materiál pro vytvoření živé a fungující buňky.