Značilnosti nitrifikacijskih bakterij (nitrifikatorjev)

Živi organizmi so glede na vrsto prehrane razdeljeni na avtotrofe in heterotrofe. Slednji samostojno gradijo nove elemente iz ogljikovega dioksida in drugih anorganskih snovi. Nitrifikacijske bakterije so dobro znana oblika življenja, ki se pogosto uporablja v vsakdanjem življenju in gospodinjstvih. Te vrste so vključene v naprave za čiščenje akvarija.

Glavna značilnost

Viri energije, ki podpirajo življenjske razmere organizmov, določajo njihovo delitev na fotoavtotrofe in kemoavtotrofe, ki so odvisni od sončne energije in mineralnih komponent. Odvisno od oksidacijskega sredstva kemoavtotrofa se sproščajo vodikove in nitrifikacijske bakterije, žveplove in železove bakterije.

Namen in razvrstitev

Na začetku 19. stoletja so znanstveniki dokazali, da nitrifikacija spada v biologijo. Za to so v odpadno vodo dodali kloroform.

Med avtotrofi, ki iz preprostih anorganskih molekul proizvajajo kompleksne organske snovi, so znani organizmi, ki uporabljajo energijo. To so alge, bakterije, ki proizvajajo organsko snov iz ogljikovega dioksida in vode. Prisotnost avtotrofov je posledica prisotnosti kisika in nizke vlažnosti.

Med bakterijami so bili identificirani organizmi, ki prejemajo energijo iz oksidacije in redukcije (kemoavtotrofi). Po fizioloških, bioloških in kemičnih lastnostih in pomenu so ti mikroskopski organizmi zanimivi za določena področja kmetijstva.

Med študijo je bil zaključen proces oksidacije amoniaka. Vinogradski je razdelil nitrifikatorje na bakterije, ki izvajajo prvo stopnjo tega procesa (oksidacija amonija v dušikovo kislino) in drugo, pretvorbo te kisline v dušikovo kislino. Gram negativne bakterije so razvrščene kot nitrobakterije.

Predstavniki prve faze Nitro:

• Somonas (Somonas);
• Socistis (Sosystis);
• Solobus (Solobus);
• Sospira.

Vrsta Somonas je bila bolj raziskana, čeprav se zdi ustvarjanje pravih pridelkov težko. Celice so ovalne oblike, pomnožijo se s tvorbo hčerinskih prokariotov iz matične celice. Zaradi razvoja mikroorganizmov v tekočem mediju se pojavljajo premične oblike z več flagelami in nepremičnimi zoogleami.

Za nitrososti je značilna okrogla oblika, velika do 2 mikrona. Nekateri predstavniki dosežejo 10 mikronov. Premikajte se zahvaljujoč enemu flagellumu, tvorite zoogleo in ciste. Nitrozolobus je enak 1-1,5 * 1-2,5 mikronov. Celice so razdeljene na dele, zato je zunanja oblika nepravilna.

Celice Nitrosospira so paličaste ali zvijajoče, velike 0,9-1 * 1,5-2,60 mikronov, imajo do 5 bičkov.

Nitro bakterije faze II:

• Bakter
• Spina (hrbet);
• Coccus.

V raziskavah znanstvenikov so opazili tudi škodljiv učinek organskih snovi na kemoavtotrofne organizme. Ne uporabljajo eksogenih organskih elementov in se imenujejo obvezni avtotrofi. Posamezne spojine lahko uporabljajo bakterije z omejenimi zmožnostmi.

Rast Nitrobacterja se izboljša v prisotnosti kvasnega avtolizata nitrita, piridoksina, glutamata in serina, če jih vnesemo v medij v šibki koncentraciji.

Glavna struktura nitrifikatorjev:

• Oblikovan sistem membran v obliki sklada v središču celice, na sredini.
• Skodelica podobna struktura, sestavljena iz več listov.

Celice Nitrobacter izgledajo kot hruška. Razmnoževanje z brstenjem. Podatki o bakterijah Nitrospina in Nitrokokus so omejeni.

Po celični zgradbi so preučevane bakterije podobne drugim gram-negativnim mikroorganizmom. Nekateri imajo oblikovane sisteme notranjih membran, ki tvorijo sklad v sredini celice (Nitrosocystis), nameščene so vzporedno s citoplazemsko membrano (Nitrosomonas) ali tvorijo skodelico podobno strukturo plasti (Nitrobacter Vinogradsky). Kisik je bistvenega pomena za oksidacijo amonija v dušikovo kislino:

Nitrobacter in Nitrosomonas rekonstituirata nitrite z amonijem. Poleg nitrificirajočih kemotrofov obstajajo tudi heterotrofi, ki imajo podobne procese. Sem spadajo glive iz rodu Fusamm in bakterije Alcaligenes, Sorinebacterium, Achromoba-kter, Pseudomonas, Arfrobakter. Nocardia oksidira amonij, da ustvari hidroksilamin, nitrite in nitrate. Posledično nastane hidroksamska kislina.

Dušik je bistvena sestavina nukleinske kisline in beljakovin. Razsežnosti heterotrofne nitrifikacije so ogromne. Ustvarjajo se izdelki s strupenimi, strupenimi, rakotvornimi, mutagenimi in kemoterapevtskimi učinki. Zaradi tega je bilo veliko pozornosti namenjene študiju procesa in razjasnitvi njegovega pomena za heterotrofne kulture.

Tvorba kemičnih spojin za ustvarjanje energije je kemosinteza, s katero celice rastejo in se razvijajo. Kemoavtotrofni tipi so v naravi pogosti in jih opazimo v tleh in vodnih telesih. Procesi, ki jih proizvajajo, se izvajajo v velikem obsegu in imajo najpomembnejši pomen v ciklu dušika.

Znanstveniki prejšnjega stoletja so verjeli, da delovanje nitrifikatorjev bogati tla, saj amonij pretvorijo v nitrate, ki jih rastline zlahka absorbirajo, in povečajo tudi absorpcijo mineralov. Rastline, ki asimilirajo amonijev dušik in amonijeve ione, so bolje shranjene v tleh kot nitrati. Nastali nitrati zakisajo habitat, izčrpajo sestavo tal glede na količino dušika.

Prehrana mikroorganizmov

Nitrifikacijske bakterije so avtotrofi, saj ne uporabljajo eksogenih organskih snovi. Baza z avtolizatom kvasovk, serinom in glutamatom v nizki koncentraciji vpliva na rast bakterij. To je posledica nitritov v hranilnem mediju. Oksidacija acetata se zmanjša, vendar se poveča dodajanje njegovega ogljika beljakovinam, aminokislinam in drugim sestavinam.

Kot rezultat opravljenih študij so bile pridobljene informacije, da bakterije prehajajo na heterotrofno prehrano.

Habitat in nevarnost

Nitrifikacijske bakterije so pogoste v okolju. Prisotni so v tleh, različnih substratih in vodnih telesih. Proces njihovega delovanja pomembno prispeva k splošni stopnji gibanja dušika v naravi.

Nitrifikatorji živijo v preprostem mineralnem okolju, ki vsebuje oksidativni substrat v obliki amonija, nitritov in ogljikovega dioksida.

V okoliškem svetu mikroorganizmi predelujejo anorganske snovi in ​​ustvarjajo pogoje za prehrano rastlin v tleh. Flora je vir energije za živali. Človek jedo rastline in živali. Ostanki vitalne dejavnosti flore in favne služijo kot hrana za bakterije. Cikel je zaprt.

Mikroorganizem, kot je Nitrosocystis, je izoliran iz voda Atlantika. Spada med obvezne galofile in živi v slanem okolju. pH (vodikova reakcija) za rast bakterij je 8,7, optimalna pa 7,5.

Med vrstami Somonas so vrste, ki imajo temperaturni režim pri 26 ali približno 40 ° C, in sevi, ki hitro rastejo pri 4 ° C. Ugodno podnebje je habitat (voda) 24-27 stopinj. Obstajati mora stalna oskrba s kisikom in prisotnost vodne vegetacije.

Najpreprostejše bakterije so razvrščene kot obvezni aerobi. Za oksidacijo amonija v dušikovo kislino in dušikove kisline v dušikovo kislino potrebujejo kisik. Habitat ne sme vsebovati organskih spojin. Študije so potrdile uničujoč 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 posledica takšnih reakcij se pojavijo hidroksamske kisline. Bakterije izvajajo proces nitrifikacije različnih spojin, ki vsebujejo dušik.

Količine heterotrofne nitrifikacije v posebnih okoliščinah so lahko katastrofalne. Nevarnost je, da nastajajo toksini, mutageni in karcinogeni.

Uporaba na različnih področjih

Uporaba nitrifikacijskih bakterij na različnih področjih prinaša svoje prednosti in slabosti. Mikroorganizmi ustvarjajo ugodne pogoje za življenje rib v akvariju, obogatitev tal, pa tudi kmetijske procese.

Biološki filter za akvarij

Nitrobakterije imajo pomembno vlogo pri pretvorbi strupenega amoniaka v nitrate. To je pomembno pri zagonu novega akvarija. Ti mikroorganizmi predstavljajo majhen delež bakterij in so biofiltri. Uspevajo na kateri koli površini (filtrirni mediji, tla ali rastline). Če alge v akvariju je velika količina, potem se akvarij v celoti šteje za biofilter. Pomembno je ustvariti ugodno okolje za rast koristnih bakterij.

Pomanjkanje kisika, presežek ogljikovega dioksida, znižan pH in uporaba razkužil lahko zmanjšajo populacijo bakterij v akvariju. Bakterije, ki nitrirajo rastline, prikrajšajo alge za prehrano. Žive bakterije za akvarij se uporabljajo med pripravo rezervoarja za uporabo.

Pomen mikroorganizmov je velik, ker čistijo vodo iz nečistoč, bioloških in organskih ostankov, usedlin in iztrebkov. Zato je mikroflora v rezervoarjih, kjer živijo, idealna.

Nitrifikacijske bakterije so glavna čistila habitatov rib in školjk. Aktivno se razmnožujejo v okolju, nasičenem z amonijem, nitriti, dušikom in amoniakom.

Za zagon akvarija se uporabljajo pripravki znamke "Sera", ki vsebujejo žive nitrifikatorje in vulkanski prah - brezhibno okolje za hitro razmnoževanje in rast. Ta substrat se usede na dno in postane del zemlje. V akvariju naenkrat kolonizira več bakterij.

Večina izdelkov, ki se dobavljajo v specializirane trgovine za male živali, vsebuje kulture heterotrofnih bakterij.

Pomen za kmetijstvo

Za povečanje pridelka kmetje uporabljajo vse vrste gnojil, ki vsebujejo nitrificirajoče bakterije.

Tla so idealen substrat za procese rasti, razmnoževanja rastlin in živih organizmov, zato je pomembno vzdrževati pravilno vsebino in kompleksno sestavo.

Biološko obdelavo tal izvajajo naravna čistila - nitrifikacijske bakterije. Ne potrebujejo dostopa do snovi iz zunanjega okolja - proizvajajo jih lahko avtonomno. Na primer, avtotrofne zelene rastline potrebujejo sončno svetlobo, a nitrobakterije so brezbrižne.

Ko so prisotni v tleh, humusu ali vodnem okolju, pretvorijo sproščeni amoniak v nitrate (sol dušikove kisline). Vsaka faza se izvaja s pomočjo različnih bakterij.

Postopek pretvorbe amoniaka v nitrate:

• Oksidacija amoniaka v nitrit. Ta proces se ne pojavlja zaradi ene vrste bakterij, temveč različnih. Nekatere vrste mikroorganizmov se pretvorijo v nitrit, druge pa v nitrat. Pomemben pogoj mora biti temperatura 4 stopinje, vlažnost in obilo kisika.
• Oksidacija nitrita v nitrate.

Nitrifikatorji pozitivno vplivajo na tla, povečujejo njeno rodovitnost zaradi razgradnje amonija. Vendar pa so znanstveniki ugotovili tudi negativen vpliv. Bakterije zakisajo tla, kar ni ugoden trenutek, in tudi nasičijo tla z amonijevimi ioni. Nato se tla izčrpajo s količino hranilnih snovi.

Različni minerali so vir energije za kemotrofe. Ekosistem je ustvarjen umetno, a za uspešen razvoj se sprožijo ustaljeni procesi, ki jih urejajo prebivalci rezervoarja, na primer akvarij.

Kljub svoji majhni velikosti ti živi organizmi vplivajo na svet okoli sebe. Nitrobakterije se nahajajo v tleh, morju in sladki vodi, igrajo pomembno vlogo pri čiščenju odpadne vode.