Bakteria nitrifying. Umuhimu wa bakteria nitrifying

Kulingana na aina ya chakula, viumbe vyote vinavyojulikana vinagawanywa katika aina mbili kubwa: hetero na autotrophs. Kipengele tofauti cha mwisho ni uwezo wao wa kujitegemea kujenga vipengele vipya kutoka dioksidi kaboni na vitu vingine vya kawaida.

Vyanzo vya nishati ambavyo vinasaidia shughuli zao muhimu, husababisha mgawanyiko wao kuwa picha za fluotrofu (chanzo-mwanga) na chemoautotrophs (vitu vya madini-chanzo). Na, kwa kutegemea jina la substrate, ambalo linashughulikia chemoauthortopaths, hugawanywa katika bakteria ya hidrojeni na nitrifying, pamoja na bakteria ya sulfuri na chuma.

Makala hii itatumika kwa kundi la kawaida - bakteria ya nitrosating.

Historia ya ugunduzi

Katikati ya karne ya 19, wanasayansi wa Ujerumani walionyesha kwamba mchakato wa nitrification ni wa kibaiolojia. Kwa ujari, walionyesha kuwa kuongeza kwa chloroform kwa maji ya maji taka iliimia oxidation ya amonia. Lakini hawakuweza kueleza kwa nini hii inatokea.

Hii ilifanyika miaka kadhaa baadaye na mwanasayansi wa Kirusi Vinogradsky. Alichagua makundi mawili ya bakteria, ambayo hatua kwa hatua ilishiriki katika mchakato wa nitrification. Kwa hiyo, kikundi kimoja kilihakikisha kuwa oxidation ya ammoniamu kwa asidi ya nitrojeni, na kundi la pili la bakteria lilikuwa na wajibu wa kubadilika kwa asidi ya nitriki. Bakteria zote za nitridi zinazohusika katika mchakato huu ni gramu-hasi.

Makala ya mchakato wa oxidation

Utaratibu wa malezi ya nitrite na oksidi ya amonia ina hatua kadhaa, wakati ambapo misombo ya nitrojeni yenye vidonge tofauti ya vioksidishaji vya kundi la NH huundwa.

Bidhaa ya kwanza ya oxidation ya amonia ni hydroxylamine. Uwezekano mkubwa zaidi, hutengenezwa kwa sababu ya kuingizwa kwa oksijeni ya molekuli katika kundi la NH ₄ , ingawa mchakato huu hauja hatimaye kuthibitishwa na bado unabadilika.

Zaidi hidroxylamini inabadilishwa kwa nitrite. Inawezekana, mchakato unafanywa kwa kuundwa kwa NOH (giponitrite) na ukombozi wa oksidi ya nitrous. Katika kesi hiyo, wanasayansi wanazingatia uzalishaji wa oksidi ya nitrous kama tu ya bidhaa ya awali, kutokana na kupunguza nitrite.

Mbali na uzalishaji wa vipengele vya kemikali, wakati wa mchakato wa kutoa dalili kiasi kikubwa cha nishati hutolewa. Kama ilivyofanyika katika viumbe vya aerobic heterotrophic, katika kesi hii awali ya molekuli ATP ni kuhusishwa na michakato ya kupunguza-oxidation, kama matokeo ya ambayo elektroni ni kuhamishiwa oksijeni.

Wakati wa oxidation ya nitrite, jukumu muhimu linachezwa na mchakato wa usafiri wa elektroni. Kuingizwa kwa elektroni zake katika mnyororo hutokea moja kwa moja katika cytochromes (C-aina na / au aina ya A), na hii inahitaji matumizi makubwa ya nishati. Kwa sababu hiyo, bakteria ya nitrojeni ya nitrojeni hutolewa kikamilifu na hifadhi muhimu ya nishati, ambayo hutumiwa kwa mchakato wa kujenga na kuimarisha dioksidi kaboni.

Aina ya bakteria nitrifying

Katika awamu ya kwanza ya nitrification, aina nne za nitrobacteria zinashiriki:

• Nitrosomonas;
• Nitrocystis;
• Nitrosolus;
• Nitrospira.

Kwa njia, kwenye picha iliyopendekezwa unaweza kuona bakteria nitrifying (picha chini ya microscope).

Njia ya majaribio kati yao ni vigumu sana, na mara nyingi haiwezekani kutengeneza moja ya mazao, kwa hiyo kufikiria kwao ni ngumu sana. Viumbe vyote vilivyo na microorganisms vina ukubwa wa micrioni 2-2.5 na ni mviringo au mviringo (isipokuwa na nitrospires, ambayo inaonekana kama fimbo). Wana uwezo wa mgawanyiko wa binary na harakati iliyoongozwa kwa sababu ya flagella.

Awamu ya pili ya nitrification inahusisha:

• Aina ya Nitrobacter;
• Aina ya nitrosoini;
• Nitrococus.

Aina iliyojifunza zaidi ya bakteria ya Nitrubacter ya jeni, iliyoitwa baada ya muvumbuzi wake, Vinogradsky. Bakteria hizi zenye nishati zina aina ya seli, huzidisha na budding, na kuundwa kwa simu ya mkononi (kutokana na kiini cha bendera).

Muundo wa bakteria

Bakteria ya nitrified alisoma na muundo sawa wa seli na microorganisms nyingine za Gram-hasi. Baadhi yao wana mfumo wa kutosha wa utando wa ndani ambao hufanya stack katikati ya kiini, wakati kwa wengine wanapatikana zaidi kwenye pembeni au kuunda muundo kwa namna ya bakuli yenye karatasi kadhaa. Inaonekana, ni pamoja na maumbo haya ambayo enzymes yanahusishwa ambayo yanahusishwa katika mchakato wa oxidation wa substrates maalum na nitrifiers.

Aina ya chakula cha bakteria nitrifying

Nitrobacteria ni ya kulazimisha autotrophs kwa sababu hawawezi kutumia vitu vilivyomo vya kikaboni. Hata hivyo, uwezo wa baadhi ya ugonjwa wa bakteria nitrifying kutumia misombo fulani ya kikaboni bado imeonyesha majaribio.

Iligundua kuwa substrate iliyo na chachu inakuza, serine na glutamate katika viwango vya chini, imesababisha ukuaji wa nitrobacteria. Hii hutokea wote mbele ya nitrite na kutokuwepo katika katikati ya virutubisho, ingawa mchakato unaendelea polepole zaidi. Kinyume chake, mbele ya nitrite, oxidation ya acetate inafutwa, lakini kuingizwa kwa kaboni yake ndani ya protini, amino asidi mbalimbali na vipengele vingine vya seli huongezeka kwa kiasi kikubwa.

Kwa matokeo ya majaribio mengi, data imepatikana kuwa bakteria yenye nishati bado inaweza kubadili lishe ya heterotrophic, lakini jinsi ya uzalishaji na kwa muda gani wanaweza kuwepo katika hali kama hiyo inabakia kuonekana. Ingawa data ni kutosha kinyume na kufanya hitimisho la mwisho juu ya suala hili.

Habitat na umuhimu wa bakteria ya nitrifying

Bakteria ya kutosha ni ya chemoautotrophs na inashirikiwa sana katika asili. Wao hupatikana kila mahali: katika udongo, substrates mbalimbali, na pia mabwawa. Mchakato wa shughuli zao muhimu hutoa mchango mkubwa kwa mzunguko wa jumla wa nitrojeni katika asili na inaweza kufikia kiasi kikubwa.

Kwa mfano, microorganism kama bahari nitrocystis, pekee kutoka Bahari ya Atlantic, ina maana ya halophiles lazima. Inaweza kuwepo tu katika maji ya bahari au substrates zenye hiyo. Kwa microorganisms vile, sio tu makazi ni muhimu, lakini pia vikwazo kama vile pH na joto.

Bakteria yote inayojulikana ya nitrifying yanawekwa kama aerobes ya lazima. Ili oxidize ammoniamu kwa asidi nitrous, na asidi nitrous kwa asidi ya nitriki, wanahitaji oksijeni.

Hali ya Habitat

Jambo lingine muhimu, ambalo wanasayansi waligundua, ni kwamba mahali ambapo bakteria ya nitridi hai haipaswi vyenye vitu vya kikaboni. Nadharia ilikuwa ya juu kwamba hizi microorganisms hawezi kwa kawaida kutumia misombo ya kikaboni kutoka nje. Walikuwa hata wito wa kulazimisha autotrophs.

Hatimaye, athari za glucose, urea, peptone, glycerol na viumbe vingine kwenye bakteria ya nitrifia vimekubaliwa mara kwa mara, lakini majaribio hayaacha.

Umuhimu wa bakteria nitrifying kwa udongo

Hadi hivi karibuni, iliamini kuwa nitrifiers huathiri udongo, na kuongeza uzazi wake kwa kugawanya ammoniamu kwa nitrati. Mwisho sio tu unaoingizwa na mimea, lakini pia huongeza umumunyifu wa madini fulani.

Hata hivyo, katika miaka ya hivi karibuni maoni ya kisayansi yamefanyika mabadiliko. Athari mbaya ya microorganisms ilivyoelezwa juu ya uzazi wa udongo ilifunuliwa. Bakteria nitrifying, kutengeneza nitrati, acidify mazingira, ambayo sio wakati mzuri, na kwa kiasi kikubwa husababisha kueneza kwa udongo na ions ya ammonium kuliko nitrati. Aidha, nitrati zina uwezo wa kupunguzwa kwa N ₂ (wakati wa kushuhudia), ambayo kwa hiyo inaongoza kwa kupungua kwa udongo na nitrojeni.

Je! Ni hatari gani ya bakteria nitrifying?

Aina fulani za nitrobacteria mbele ya substrate ya kikaboni inaweza oxidize ammoniamu, kutengeneza hydroxylamine, na baadaye nitrites na nitrati. Pia, kama matokeo ya athari hizo, asidi hidrojeniki inaweza kutokea. Aidha, bakteria kadhaa hufanya mchakato wa nitrification ya misombo mbalimbali yenye nitrojeni (oximes, amini, amide, hydroxamates na misombo mengine ya nitro).

Ukubwa wa nitrification ya heterotrophic chini ya hali fulani inaweza kuwa si tu kubwa, lakini pia ni hatari sana. Hatari ni kwamba wakati wa mabadiliko hayo vile sumu ya vitu vya sumu, mutagens na kansa hutokea. Kwa hiyo, wanasayansi wanafanya kazi kwa karibu juu ya utafiti wa mada hii.

Chujio cha kibaiolojia, ambacho kimeshika daima

Bakteria haipaswi si dhana isiyo ya kufikirika, lakini aina ya kawaida ya maisha. Aidha, mara nyingi hutumiwa na mtu.

Kwa mfano, katika filters za kibiolojia kwa aquariums ni hasa bakteria hizi. Aina hii ya kusafisha ni ya gharama kubwa na sio ya kutekeleza kazi kama kusafisha mitambo, lakini wakati huo huo inahitaji hali fulani ya kukutana ili kuhakikisha ukuaji na shughuli muhimu za bakteria ya nitrifying.

Microclimate nzuri zaidi kwao ni joto la kawaida (katika kesi hii maji) ya utaratibu wa digrii 25-26 Celsius, ugavi mara kwa mara wa oksijeni na uwepo wa mimea ya majini.

Bakteria zinazohamisha katika kilimo

Ili kuongeza mavuno, wakulima hutumia mbolea mbalimbali zenye bakteria yenye nitrifying.

Lishe ya udongo katika kesi hii inatolewa na nitrobacteria na azotobacteria. Bakteria hizi hutoa vitu muhimu kutoka kwenye udongo na maji, ambayo hufanya kiasi kikubwa cha nishati wakati wa mchakato wa oxidation. Hii ni mchakato kinachoitwa chemosynthesis, wakati nguvu zilizopatikana zinapatikana kwa kuunda molekuli tata ya asili ya kikaboni kutoka kaboni dioksidi na maji.

Kwa microorganisms hizi, si lazima ugavi wa virutubisho kutoka kwa mazingira yao - wanaweza kuzalisha wenyewe. Hivyo, kama mimea ya kijani, ambayo pia ni autotrophs, inahitaji jua, basi kwa bakteria nitrifying sio lazima.

Kujifungua kwa udongo

Udongo ni substrate bora kwa ukuaji na uzazi wa mimea sio tu, bali pia viumbe hai vingi. Kwa hiyo, muundo wake wa kawaida na uwiano ni muhimu sana.

Ni lazima ikumbukwe kwamba utakaso wa kibaiolojia wa udongo hutolewa, kati ya mambo mengine, na bakteria nitrifying. Wao, wakati wa udongo, miili ya maji au humus, kubadilisha ammonia, ambayo hutoa microorganisms nyingine na vifaa vya kikaboni, ndani ya nitrati (kuwa sahihi zaidi, katika chumvi ya asidi ya nitriki). Mchakato wote una hatua mbili:

1. Oxidation ya amonia kwa nitrite.
2. Oxidation ya nitrite nitrate.

Katika kesi hii, kila hatua hutolewa na aina tofauti za microorganisms.

Kinachojulikana kuwa mduara mzunguko

Mzunguko wa nishati na matengenezo ya maisha duniani huwezekana kwa sababu ya maadhimisho ya mara kwa mara katika kuwepo kwa vitu vyote vilivyo hai. Kwa mtazamo wa kwanza ni vigumu kuelewa ni suala hilo, lakini kwa kweli kila kitu ni rahisi sana.

Hebu fikiria picha inayofuata kutoka kwa kitabu cha shule:

1. Dutu zisizo za kawaida zinatengenezwa na microorganisms na hivyo hufanya hali nzuri katika udongo kwa ukuaji wa mimea na lishe.
2. Wao, kwa upande wake, ni chanzo muhimu cha nishati kwa mifugo zaidi.
3. Mlolongo wa pili wa kiungo hiki muhimu ni wadudu, ambao nishati ni, kwa mtiririko huo, wenzao wa herbivorous.
4. Watu wanajulikana kuwa wa wanyama wa juu, ambayo ina maana kwamba tunaweza kupokea nishati kutoka kwa ulimwengu wa mimea na mnyama.
5. Na tayari mabaki yetu ya shughuli muhimu, pamoja na yale ya mimea na wanyama, hutumikia kama substrate ya virutubisho kwa microorganisms.

Kwa hiyo, inageuka mzunguko mbaya, kuendelea kufanya kazi na kuhakikisha maisha ya maisha yote duniani. Kujua kanuni hizi, si vigumu kufikiria jinsi nyingi na kwa kweli bila ukomo ni nguvu ya asili na vitu vyote vilivyo hai.

Hitimisho

Katika makala hii, tumejaribu kujibu swali la nini bakteria nitrifying ni katika biolojia. Kama unavyoweza kuona, licha ya ushahidi usiofaa wa shughuli muhimu, kazi na ushawishi wa microorganisms hizi, bado kuna mambo mengi ya utata ambayo yanahitaji utafiti zaidi wa majaribio.

Bakteria ya kufaa hujulikana kama chemotrophs. Chanzo cha nishati kwao ni madini mbalimbali. Licha ya ukubwa wao mkubwa, hizi viumbe hai zina ushawishi mkubwa juu ya ulimwengu unaowazunguka.

Kama inavyojulikana, chemotrofu haiwezi kunyonya misombo ya kikaboni iliyo katika substrate (udongo au maji). Wao, kinyume chake, huzalisha vifaa vya ujenzi kwa ajili ya kuunda kiini hai na cha kufanya kazi.