Нитрифициращи бактерии. Значение на нитрифициращи бактерии

По вид на храната всички известни живи организми са разделени на два основни типа: хетеросексуален и autotrophs. Отличителна черта на последната е тяхната способност да самостоятелно изграждане на нови елементи на въглероден диоксид и други неорганични вещества.

източници на енергия, които поддържат жизнените им функции, да доведе до разделянето им fotoaftotrofy (източник - светлина) и chemoautotrophs (източник - минерални вещества). И в зависимост от името на субстрата, който се окислява hemoavtortofy, те са разделени на водородни и нитрифициращи бактерии, както и сяра и желязо бактерии.

В тази статия ще се съсредоточи върху най-често срещаните сред тях група - nitrofitsiruyuschim бактерии.

История на откриването

Обратно в средата на 19-ти век от германски учени се оказа, че процесът на биологичната нитрификация. Емпирично е показано, че когато се добавят към хлороформ на канализационни води спря амоняк окисление. Но, за да обясни защо това е така, те не могат.

Това бе направено няколко години по-късно руски учен Vinogradskaya. Той открои две групи от бактерии, които постепенно взеха участие в процеса на нитрификация. По този начин, една група окисляване на амоняк да се осигури киселина азотен, и само втората група от бактерии, отговорни за превръщането му в азотна. Всички включени в този процес, нитрифициращи бактерии са грам-отрицателни.

Характеристики на процеса на окисление

Процесът на образуване на нитрити от амониев окисляване има няколко фази, през които азотни съединения са получени с различни степени на окисление група NH.

Първият продукт е амониева оксидация на хидроксиламин. Най-вероятно е генериран поради включването на молекулен кислород в групата NH _4, въпреки че този процес не е окончателно доказано и остава обсъден.

След това, хидроксиламинът се превръща в нитрит. Предполага се, че процесът се извършва чрез образуване NOH (giponitrita) с освобождаването на азотен оксид. В този случай, учените смятат, че производството на азотен окис просто страничен продукт на синтеза, поради възстановяване на нитрит.

Отделно от продуктите на химическите елементи, голямо количество енергия се освобождава по време на denitrofikatsii. Подобно на това, което се случва в хетеротрофни аеробни организми, в този случай синтезата на АТР се свързва с процесите на окисляване за намаляване, в резултат на което електроните се прехвърлят към кислород.

При окисляването на нитрит, голяма роля играе обратен транспорт на електрони. Включването му във веригата на електроните се случва директно в цитохроми (P-тип и / или А-тип), а това изисква доста големи енергийни разходи. В резултат на това chemoautotrophic нитрифициращи бактерии са напълно защитени необходимата доставката на енергия, която се използва за процеса на изграждане и усвояване на въглероден диоксид.

Видове нитрифициращи бактерии

В първата фаза на нитрификация отнеме четири вида nitrobaktery част:

• нитрозомонас;
• nitrotsistis;
• nitrosolyubus;
• nitrosospira.

Между другото, можете да видите на бактериите нитрифициращите (снимка под микроскоп) на предложената изображение.

Чрез експериментиране сред тях е трудно, а често дори невъзможно да избирам една от културите, така че тяхното мнение в доста напреднал стадий. Всички тези микроорганизми имат размер на 2-2,5 микрона, за предпочитане овална или кръгла форма (с изключение nitrospiry които имат формата на пръчки). Те са способни да двоичен делене и посока поради камшичета.

Във втората фаза на нитрификация вземат участие:

• nitrobakter раса;
• nitrospina раса;
• nitrokokus.

Най-проучен щам на бактерии от род nitrbakter имаща името в чест на откривателя Vinogradski. Тези нитрифициращи бактерии имат един крушовидни клетки се размножават чрез обещаващ за образуване на мобилния (поради камшиче) дъщеря клетка.

Структурата на бактерии

Nitrifitsiruyushie изследва бактерии имат подобна клетъчна структура на други грам-отрицателни организми. Някои от тях са добре развита вътрешна система мембрана образува център на клетката купчината, докато в други те са разположени върху периферията на структурата или за образуване на чаша, състояща се от няколко слоя. Очевидно е тези образувания, свързани ензими, които участват в окисляването на nitrifiers специфични субстрати.

Вид на хранителни нитрифициращите бактерии

Nitrobakterii са облигатни autotrophs защото не могат да използват екзогенни органични вещества. Въпреки това, чрез експеримент въпреки демонстрира способността на някои щамове на нитрифициращи бактерии използват някои органични съединения.

Установено е, че субстрат, съдържащ дрождеви автолизати, серин и глутамат в ниски концентрации, стимулиране начин засегнати nitrobaktery на растеж. Това се получава, както в присъствие на нитрит, и при липса на такива в средата, въпреки че процесът е много по-бавно. Обратно, наличието на нитрит процес ацетат окисление се потиска, но неговото включване на въглерод в протеина, различни аминокиселини и други клетъчни компоненти се увеличава значително.

В резултат на множество експерименти, е получена информация, че на нитрифициращите бактерии все още могат да преминат към хетеротрофична хранене, но колко продуктивни и колко време могат да съществуват в такива условия, остава да се види. Въпреки че данните са противоречиви, за да се правят окончателни заключения по този въпрос.

Местообитание и стойността на нитрифициращи бактерии

Нитрифициращи бактерии са chemoautotrophs и са широко разпространени в природата. Те се срещат навсякъде: в почвата, различни субстрати, както и езерата. Обработете живота им значително допринася за цялостното цикъл азот в природата , а в действителност може да достигне огромни размери.

Например, такъв микроорганизъм като nitrotsistis Океан, изолирани от Atlantic океан, се отнася до задължи halophiles. Тя може да съществува само в морската вода или субстрати, които го съдържат. За такива микроорганизми е важно не само местообитание, но тези константи като рН и температура.

Всички известни нитрифициращи бактерия е задължеителен аероби. За да се окисли амоняк в азотиста киселина и азотна киселина в азотна, те се нуждаят от кислород.

условия на живот

Друг важен момент, който разкри, учените е, че на мястото, където те живеят нитрифициращите бактерии не трябва да съдържат органична материя. теория е разширено, че тези микроорганизми не може по принцип да се използват органични съединения отвън. Те дори нарича облигатни autotrophs.

Впоследствие, глюкоза злокачествена влияние е доказано многократно, урея, пептон, глицерол и други органични вещества в бактерии нитрифициращи, но не спират експериментиране.

Значение на нитрифициращи бактерии в почвата

Доскоро се смяташе, че нитрифициращи благоприятен ефект върху плодородието на почвата чрез увеличаване на разцепване на амониев нитрат. Последното не само абсорбира добре от растенията, но сами по себе си да увеличи разтворимостта на някои минерали.

Въпреки това, научни възгледи са се развили през последните години. Разкрити негативния ефект на описаните микроорганизмите в плодородието на почвата. Нитрифициращи бактерии за образуване нитрат, кисела среда, която не винаги е нещо положително, както и по-голяма степен на насищане на почвата предизвика амониеви йони от нитрати. Освен това, нитрати са сведени до капацитета N ₂ (при denitrifakatsii), което от своя страна води до изчерпване на почвата с азот.

Каква е опасността от нитрифициращите бактерии?

Някои щамове nitrobaktery в присъствието на органична основа може да се окисли амониев, образувайки хидроксиламин и впоследствие нитрити и нитрати. Също така, в резултат на такива реакции могат да се появят хидроксамова киселина. Освен това, броят на бактериите в процеса на нитрификация на различни съединения, които включват азот (оксими, амини, амиди, хидроксамати, и други нитросъединения).

Мащабът на хетеротрофична нитрификация при определени условия може да бъде не само огромен, но също така е много вредно. Опасността се крие във факта, че по време на такава трансформация настъпва образуването на токсични вещества, мутагени и канцерогени. Ето защо, учените са работили в тясно сътрудничество върху изучаването на темата.

Биологичен филтър, който е винаги под ръка

Нитрифициращите бактерии - не е абстрактно понятие, но много често срещана форма на живот. Освен това, те често се използват от човека.

Например, в биологичен филтър за аквариуми включват тези бактерии. Този вид лечение е по-евтино и не е толкова трудоемко като механично третиране, но в същото време изисква спазването на определени условия, за да се гарантира растежа и дейността на нитрифициращите бактерии.

Най-благоприятен микроклимат за тях е температурата на околната среда (в този случай вода) за 25-26 градуса по Целзий, постоянен поток от кислород и наличието на водни растения.

Нитрифициращи бактерии в селското стопанство

За да се увеличи добива, земеделските производители използват различни торове, съдържащи нитрифициращи бактерии.

хранене на почвата в този случай е предвидено nitrobakteriyami и Azotobacter. Тези бактерии са отстранени от веществата почвените и водните необходимо, които образуват в процеса на окисляване, а големи количества енергия. Този така наречен метод хемосинтеза когато мощността на приетия отива до образуването на сложни органични молекули от въглероден диоксид и вода.

Тези микроорганизми не са непременно доставката на хранителни вещества от обкръжаващата ги среда - те могат да произвеждат свои собствени. Така че, ако зелени растения, които също са аВтотрофична, се нуждае от слънчева светлина, а след това нитрифицираща бактерии не е необходимо.

почвата самопочистване

Почва - перфектен субстрат за растежа и размножаването на растенията не само, но и много живи организми. Затова е изключително важно да се нормалното си състояние, и балансиран състав.

Трябва да се помни, че биологично пречистване на почвата осигурява включително нитрифициращи бактерии. Те са в почва, хумус или резервоари, превръща амоняк, които секретират други микроорганизми и отпадъчни органични материали, нитрати (по-точно, сол на азотната киселина). Целият процес се състои от два етапа:

1. Окисляване на амоняк до нитрит.
2. Окислението на нитрит до нитрат.

По този начин всеки етап се осъществява от определени видове микроорганизми.

Така нареченият порочния кръг

Верига на енергия и поддържане на живота на Земята е възможно благодарение на спазването на някои закони на съществуване на всички живи същества. На пръв поглед е трудно да се разбере какво е заложено на карта, но тя всъщност е доста проста.

Да си представим следната картина на учебник:

1. Неорганични материали се обработват от микроорганизми и по този начин се създават благоприятни условия в почвата за растежа на растенията и храненето.
2. Те, от своя страна, е незаменим източник на енергия за повечето тревопасни животни.
3. На следващата верига от грижи живот са хищници енергия, които са съответно на техните тревопасни колеги.
4. Хората, които са известни на принадлежат към най-добрите хищници, а това означава, че можем да получим енергия от света на растенията и животните.
5. И в нашата собствена способност да живеят остатъци, както и тези повечето растения и животни, да служи като хранителен субстрат за микроорганизми.

По този начин, един порочен кръг, и осигурява непрекъснато действащ живота на всички живи същества на Земята. Познаването на тези принципи не е трудно да си представим как многостранна и всъщност неограничена власт на природата и всички живи същества.

заключение

В тази статия се опитах да се отговори на въпроса, какво е най-нитрифициращите бактерии в биологията. Както можете да видите, че въпреки многобройните доказателства за живот, функциониране и въздействие на тези микроорганизми, има много спорни въпроси, които се нуждаят от допълнително експериментални изследвания.

Нитрифициращите бактерии принадлежат към chemotroph. Източникът на енергия за тях, за да служи на различни минерали. Въпреки малкия си размер, тези организми имат огромно влияние върху света около тях.

Както е известно, chemotroph не може да метаболизма на органични съединения, които са в основата (почва или вода). Те, напротив, произвежда строителни материали за създаването на живот и функциониращи клетки.