Značilnosti nitrificirajočih bakterij (nitrifikacija)
Žive organizme po vrsti prehrane delimo na avtotrofe in heterotrofe. Slednje samostojno gradijo nove elemente iz ogljikovega dioksida in drugih anorganskih snovi. Nitrificirajoče bakterije so znana oblika življenja, ki se pogosto uporablja v vsakdanjem življenju in gospodinjstvu. Te vrste so del čistilnih naprav za akvarije..
Vsebina
Glavna značilnost
Namen in razvrstitev
Na začetku XIX stoletja so znanstveniki dokazali, da se nitrifikacija nanaša na biologijo. Da bi to naredili, so v odpadno vodo dodali kloroform.
Med avtotrofi, ki proizvajajo kompleksne organske snovi iz preprostih anorganskih molekul, so znani organizmi, ki uporabljajo energijo. To so alge, bakterije, ki iz ogljikovega dioksida in vode proizvajajo organsko snov. Prisotnost avtotrofov je posledica prisotnosti kisika in nizke vlažnosti.
Med bakterijami so opredeljeni organizmi, ki odvzemajo energijo pri oksidaciji in redukciji (kemoavtrotrofi). Glede na fiziološke, biološke in kemijske lastnosti in vrednost so ti mikroskopski organizmi zanimivi za določena področja kmetijstva.
Med študijo je bil postopek oksidacije amoniaka končan. Vinogradski je nitrificirajoče snovi razdelil na bakterije, pri čemer je izvedel prvo stopnjo tega procesa (oksidacija amonijaka v dušikovo kislino) in drugo - prehod te kisline v dušikovo. Gram-negativne bakterije so nitrobakterije.
Predstavniki prve faze Nitro:
- Somonas (Somonas);
- Socystis (Soseystis);
- Solobus (Solobus);
- Sospira.
Vrsta Somonas je bila bolj raziskana, čeprav se zdi ustvarjanje pravih kultur težko. Ovalne celice se množijo s tvorbo hčerinskih prokariotov iz matične celice. Kot rezultat razvoja mikroorganizmov v tekočem mediju so mobilne oblike z več flagelami in nepremičnim zooglejem.
Za Nitrososistis je značilna okrogla oblika, velikosti do 2 mikronov. Nekateri predstavniki dosežejo 10 mikronov. Premikajo se zaradi enega flagelluma, tvorijo zoogley in ciste. Nitrosolobus je enak 1–1,5 * 1–2,5 mikronov. Celice so razdeljene na dele, zato je zunanja oblika nepravilna.
Celice Nitrosospira so v obliki palice ali vijugaste, velikosti 0,9–1 * 1,5–2,60 μm, imajo do 5 flagele.
Bakterije dušikove faze 2:
- Bakter
- Spina (hrbet);
- Kokkus (fokus).
Škodljivi vpliv organskih snovi na kemoavtrotrofne organizme so opazili tudi v raziskavah znanstvenikov. Ne uporabljajo eksogenih organskih elementov in jih imenujemo obligacijski avtotrofi. Bakterije lahko uporabljajo nekatere invalide s posebnimi potrebami.
Rast nitrobakterja se izboljša v prisotnosti nitrita kvasata avtolizata, piridoksina, glutamata in serina, če jih vnesemo v medij v nizki koncentraciji.
Glavna struktura nitrifikacije:
- Nastali membranski sistem v obliki zložbe na sredini celice, na sredini.
- Skodelica struktura, sestavljena iz več listov.
Nitrobakterske celice po videzu spominjajo na hruško. Razmnožite z brsti. Informacije o bakterijah Nitrospin in Nitrococcus so omejene..
Po strukturi celic so proučene bakterije podobne drugim gram-negativnim mikroorganizmom. Nekateri so oblikovali sisteme notranjih membran, ki na sredini celice ustvarijo kup (Nitrososistis), so postavljeni vzporedno z membrano citoplazme (Nitrosomonas) ali tvorijo skodelico podobno strukturo plasti (Nitrobacter Vinogradsky). Kisik je pomemben za oksidacijo amonijaka v dušikovo kislino:
Nitrobacter in Nitrosomonas poustvarjata nitrite z amonijem. Skupaj z nitrifikacijskimi kemotrofi obstajajo heterotrofi, ki imajo podobne procese. Sem spadajo glive iz rodu Fusamm in bakterije Alcaligenes, Sorinebacterium, Achromoba-kter, Pseudomonas, Arfrobakter. Nocardia oksidira amonijak, da ustvari hidroksilamin, nitrite in nitrate. Posledično nastane hidroksamska kislina.
Dušik je pomemben element nukleinske kisline in beljakovin. Heterotrofna nitrifikacija je ogromna. Ustvarjajo izdelki s strupenimi, strupenimi, rakotvornimi, mutagenimi učinki in kemoterapevtskimi učinki. Zaradi tega je bilo veliko pozornosti namenjeno preučevanju postopka in njegovemu pomenu za heterotrofne kulture..
Tvorba kemičnih spojin za ustvarjanje energije je hemosinteza, s pomočjo katere celice rastejo in se razvijajo. Kemoavtrotrofni tipi so v naravi pogosti in jih opazujemo v tleh in vodnih telesih. Procesi, ki jih proizvajajo, potekajo v velikem obsegu in imajo najpomembnejši pomen v dušikovem ciklu..
Znanstveniki prejšnjega stoletja so verjeli, da delovanje nitrifikacijskih snovi obogati tla, saj amonij pretvorijo v nitrate, ki jih rastline zlahka absorbirajo, prav tako povečajo absorpcijo mineralov. Rastline, ki asimilirajo amonijski dušik in amonijeve ione, se bolje hranijo v tleh kot nitrati. Nastali nitrati zakisajo habitat in izčrpajo sestavo tal za količino dušika.
Prehrana z mikroorganizmi
Nitrifikatorji bakterij so avtotrofi, saj ne uporabljajo eksogenih organskih snovi. Baza z avtolizatom kvasa, serinom in glutamatom v nizki koncentraciji vpliva na rast bakterij. To je posledica nitrita, ki je prisoten v hranilnem mediju. Oksidacija acetata se zmanjša, dodaja pa se njegov ogljik beljakovinam, aminokislinam in drugim komponentam.
Kot rezultat študij so bile pridobljene informacije, da bakterije prehajajo na heterotrofno prehrano.
Habitat in nevarnost
Nitrificirajoče bakterije so pogoste v okolju. Prisotni so v tleh, v različnih substratih in v vodnih telesih. Proces njihovega delovanja pomembno prispeva k splošni stopnji gibanja dušika v naravi..
Nitrifikatorji živijo v preprostem mineralnem mediju, ki vsebuje oksidativni substrat v obliki amonija, nitritov in ogljikovega dioksida.
V okoliškem svetu mikroorganizmi predelajo anorganske snovi in ustvarijo pogoje za prehrano rastlin v tleh. Vir energije za živali je rastlinstvo. Človek jedo rastline in živali. Ostanki vitalne flore in favne služijo kot hrana za bakterije. Cikel se zapre.
Mikroorganizem, kot je Nitrososistis, je izoliran iz voda Atlantika. Spada med obligate galofile in živi v slanem okolju. PH (vodikova reakcija) za rast bakterij je 8,7, optimalna vrednost pa 7,5.
Med vrstami Somonas so razširjeni tipi s temperaturnim režimom pri 26 ali okoli 40 ° C in sevi, ki hitro rastejo pri 4 ° C. Ugodno podnebje je habitat (voda) 24–27 stopinj. Obstajati mora enakomerna oskrba s kisikom in prisotnost vodne vegetacije.
Najenostavnejše bakterije uvrščamo med obligate aerobe. Za oksidacijo amonija do dušikove kisline in dušikove kisline do dušikove kisline potrebujejo kisik. Habitat ne sme vsebovati organskih spojin. Študije so potrdile uničevalni učinek glukoze, herbicidov, sečnine, peptona, glicerina in drugih organskih snovi na bakterije.
Nekateri sevi nitrobakterij v prisotnosti organske komponente oksidirajo amonij in ustvarjajo hidroksilamin, nitrite in nitrate. Kot rezultat takšnih reakcij se pojavijo hidroksamske kisline. Bakterije izvajajo proces nitrifikacije različnih spojin, ki vključujejo dušik.
Količine heterotrofne nitrifikacije v posebnih okoliščinah so lahko usodne. Nevarnost je, da nastajajo toksini, mutageni in rakotvorni snovi..
Uporaba na različnih področjih
Uporaba nitrificirajočih bakterij na različnih področjih prinaša prednosti in slabosti. Mikroorganizmi ustvarjajo ugodne pogoje za ribe, ki živijo v akvariju, obogatijo tla, pa tudi kmetijske procese.
Biološki filter za akvarij
Nitrobakterije igrajo pomembno vlogo pri pretvorbi strupenega amonijaka v nitrate. To je pomembno pri zagonu novega akvarija. Ti mikroorganizmi sestavljajo majhen del bakterij in so biofilter. Razmnožujejo se na kateri koli površini (filtrirni medij, tla ali rastline). Če je v akvariju velika količina alg, potem akvarij v celoti velja za biofilter. Pomembno je ustvariti ugodno okolje za rast koristnih bakterij.
Pomanjkanje kisika, presežek ogljikovega dioksida, nižji pH in uporaba razkužil lahko zmanjšajo populacijo bakterij v akvariju. Nitrificirajoče rastlinske bakterije izčrpavajo alge. Med pripravo rezervoarja za uporabo se uporabljajo žive bakterije za akvarij.
Pomen mikroorganizmov je velik, Navsezadnje očistijo vodo pred onesnaženjem, biološkimi in organskimi ostanki, usedlinami in blato. Zato je mikroflora v rezervoarjih, kjer živijo, idealna.
Nitrificirajoče bakterije so glavna čistila v naseljenih prostorih z ribami in školjkami. Aktivno se razmnožujejo v okolju, nasičenem z amoniakom, nitriti, dušikom in amonijakom..
Za lansiranje akvarija se uporabljajo pripravki blagovne znamke „Sulphur“, ki vsebujejo žive nitrifikacijske snovi in vulkanski prah - odlično okolje za zgodnje razmnoževanje in rast. Ta substrat se naseli na dno in postane del tal. Naenkrat v akvarij vstopi več bakterij..
Večina izdelkov, dobavljenih v specializiranih trgovinah za hišne živali, vsebuje kulture heterotrofnih bakterij.
Pomen za kmetijstvo
Za povečanje produktivnosti kmetje uporabljajo vse vrste gnojil, ki vsebujejo nitrificirajoče bakterije..
Tla so idealen substrat za procese rasti, razmnoževanja rastlin in živih organizmov, zato je pomembno, da ohranimo ustrezno vsebino in zapleteno sestavo.
Biološko obdelavo tal izvajajo naravna čistila - nitrificirajoče bakterije. Dostop do snovi iz zunanjega okolja jim ni potreben - lahko jih proizvedejo samostojno. Na primer, avtotrofne zelene rastline potrebujejo sončno svetlobo, a do nitrobakterij so dovzetne.
Ko so prisotni v tleh, humusu ali v vodnem okolju, pretvorijo amonijak, sproščen v nitrate (sol dušikove kisline). Vsaka stopnja se izvaja z uporabo različnih bakterij..
Postopek pretvorbe amoniaka v nitrate:
- Oksidacija amoniaka v nitrit. Ta proces ne poteka pri eni vrsti bakterij, ampak pri različnih. Nekatere vrste mikroorganizmov se pretvorijo v nitrit, druge pa v nitrate. Pomemben pogoj naj bo temperatura od 4 stopinj, vlažnost in veliko kisika.
- Oksidacija nitrita do nitrata.
Nitrifikatorji pozitivno vplivajo na tla in povečajo njeno rodovitnost zaradi razpada amoniaka. Vendar pa so znanstveniki razkrili tudi negativen vpliv. Bakterije zakisajo tla, kar ni ugoden trenutek, tla pa tudi nasičijo z amonijevimi ioni. Kasneje se tla izčrpajo v količini hranil.
Vir energije za hemotrofe so različni minerali. Ekosistem je ustvarjen umetno, toda za uspešen razvoj se začnejo ustaljeni procesi, ki jih urejajo prebivalci cisterne, na primer akvarij.
Kljub svoji drobni velikosti ti živi organizmi vplivajo na svet okoli njih. Nitrobakterije so pogoste v tleh, morju in sladki vodi, igrajo pomembno vlogo pri čiščenju odpadnih voda.
