Vlastnosti nitrifikačných baktérií (nitrifikácia)
Živé organizmy podľa typu výživy sa delia na autotrofy a heterotrofy. Posledne menované nezávisle budujú nové prvky z oxidu uhličitého a iných anorganických látok. Nitrifikačné baktérie sú známou formou života, ktorá sa často používa v každodennom živote aj v domácnosti. Tieto druhy sú súčasťou čistiacich zariadení pre akváriá..
Hlavná charakteristika
Účel a klasifikácia
Na začiatku XIX. Storočia vedci dokázali, že nitrifikácia sa vzťahuje na biológiu. Za týmto účelom pridali do odpadovej vody chloroform.
Medzi autotrofami, ktoré produkujú komplexné organické látky z jednoduchých anorganických molekúl, sú známe organizmy, ktoré využívajú energiu. Sú to riasy, baktérie, ktoré produkujú organické látky z oxidu uhličitého a vody. Prítomnosť autotrofov je spôsobená prítomnosťou kyslíka a nízkou vlhkosťou.
Medzi baktériami sú identifikované organizmy, ktoré získavajú energiu z oxidácie a redukcie (chemoautotrofy). Podľa fyziologických, biologických a chemických vlastností a hodnoty sú tieto mikroskopické organizmy zaujímavé pre určité oblasti poľnohospodárstva.
V priebehu štúdie bol proces oxidácie amoniaku ukončený. Vinogradsky rozdelil nitrifikačné činidlá na baktérie, vykonávajúci prvý stupeň tohto procesu (oxidácia amoniaku na kyselinu dusičnú) a druhý - prechod tejto kyseliny na dusičnú. Gramnegatívne baktérie sú nitrobaktérie.
Predstavitelia prvej fázy Nitro:
- Somonas (Somonas);
- Socystis (Soseystis);
- Solobus (Solobus);
- Sospiri (Sospiri).
Druh Somonas bol študovaný viac, hoci vytváranie skutočných kultúr sa zdá byť ťažké. Oválne bunky sa množia tvorbou dcérskych prokaryot z materskej bunky. V dôsledku vývoja mikroorganizmov v tekutom médiu existujú mobilné formy s niekoľkými bičínami a nepohyblivými zoogley..
Nitrososistis sa vyznačuje okrúhlym tvarom až do veľkosti 2 mikrónov. Niektorí predstavitelia dosahujú 10 mikrónov. Pohybujú sa kvôli jednému bičíku, forme zoogley a cystám. Nitrosolobus sa rovná 1 - 1,5 * 1 - 2,5 mikrónu. Bunky sú rozdelené na časti, a preto je vonkajší tvar nepravidelný.
Bunky Nitrosospira majú tvar tyčiniek alebo sa krútia, majú veľkosť 0,9–1 * 1,5–2,60 μm, majú až 5 bičíkov.
Baktérie nitro-fázy 2:
- Bacter (baktérie);
- Spina (chrbát);
- Coccus (Focus).
Vedci tiež zaznamenali škodlivý vplyv organických látok na chemoautotropné organizmy. Nepoužívajú exogénne organické prvky a nazývajú sa povinnými autotrofmi. Baktérie môžu používať určité zlúčeniny so zdravotným postihnutím.
Rast nitrobaktérií sa zlepšuje v prítomnosti dusitanov kvasinkového autolyzátu, pyridoxínu, glutamátu a serínu, ak sa zavádzajú do média v nízkej koncentrácii..
Hlavná štruktúra nitrifikácie:
- Vytvorený membránový systém vo forme zväzku v strede bunky, v strede.
- Štruktúra v tvare pohára pozostávajúca z niekoľkých listov.
Bunky Nitrobacter sa podobajú hruške. Propagujte pučaním. Informácie o baktériách Nitrospin a Nitrococcus sú obmedzené..
Štruktúrou buniek sú študované baktérie podobné iným gramnegatívnym mikroorganizmom. Niektoré z nich vytvorili systémy vnútorných membrán, ktoré vytvárajú komín uprostred bunky (Nitrososistis), sú umiestnené paralelne s membránou cytoplazmy (Nitrosomonas), alebo vytvárajú pohárikovitú štruktúru vrstiev (Nitrobacter Vinogradsky). Kyslík je dôležitý pre oxidáciu amoniaku na kyselinu dusičnú:
Nitrobacter a Nitrosomonas znovu tvoria dusitany amoniakom. Popri nitrifikačných chemotrofoch existujú aj heterotrofy, ktoré majú podobné procesy. Patria sem huby rodu Fusamm a baktérie Alcaligenes, Sorinebacterium, Achromoba-kdo, Pseudomonas, Arfrobakter. Nocardia oxiduje amoniak za vzniku hydroxylamínu, dusitanov a dusičnanov. Výsledkom je tvorba kyseliny hydroxámovej.
Dusík je dôležitým prvkom v nukleovej kyseline a proteíne. Heterotropná nitrifikácia je obrovská. Vznikajú produkty s toxickými, jedovatými, karcinogénnymi, mutagénnymi účinkami a chemoterapeutickými účinkami. Z tohto dôvodu sa veľká pozornosť venovala štúdiu procesu a jeho významu pre heterotrofné kultúry..
Tvorba chemických zlúčenín na vytváranie energie je chemosyntéza, prostredníctvom ktorej bunky rastú a vyvíjajú sa. Chemoautotrofné typy sú svojou povahou bežné a pozorujú sa v pôdnych a vodných útvaroch. Procesy, ktoré vyrábajú, sa uskutočňujú vo veľkom meradle a majú najdôležitejší význam v cykle dusíka..
Vedci z minulého storočia verili, že účinnosť nitrifikačných činidiel obohacuje pôdu, pretože premieňajú amónium na dusičnany, ktoré sa ľahko absorbujú rastlinami, a tiež zvyšujú absorpciu minerálov. Rastliny asimilujúce amoniakálny dusík a amónne ióny sa v pôde skladujú lepšie ako dusičnany. Výsledné dusičnany okyslia biotop a vyčerpávajú pôdne zloženie množstvom dusíka.
Výživa mikroorganizmov
Nitrifikátory baktérií sú autotrofy, pretože nepoužívajú exogénne organické látky. Báza s autolyzátom kvasiniek, serínom a glutamátom v nízkej koncentrácii ovplyvňuje rast baktérií. Je to spôsobené dusitanom prítomným v živnom médiu. Oxidácia acetátu je znížená, ale zvyšuje sa jeho uhlík v proteíne, aminokyselinách a ďalších zložkách.
Na základe týchto štúdií boli získané informácie o tom, že baktérie prechádzajú na heterotrofnú výživu.
Habitat a nebezpečenstvo
Nitrifikačné baktérie sú v prostredí bežné. Vyskytujú sa v pôde, na rôznych substrátoch a vo vodných útvaroch. Proces ich fungovania významne prispieva k všeobecnému štádiu pohybu dusíka v prírode..
Nitrifikátory žijú v jednoduchom minerálnom médiu obsahujúcom oxidovateľný substrát vo forme amoniaku, dusitanov a oxidu uhličitého.
V okolitom svete mikroorganizmy spracúvajú anorganické látky a vytvárajú podmienky pre výživu rastlín v pôde. Zdrojom energie pre zvieratá je flóra. Človek žerie rastliny a zvieratá. Zvyšky vitálnej flóry a fauny slúžia ako potrava pre baktérie. Cyklus sa uzavrie.
Mikroorganizmus, ako je Nitrososistis, sa izoluje z vôd Atlantického oceánu. Patrí k povinným cvalom a žije v slanom prostredí. PH (vodíková reakcia) pre bakteriálny rast je 8,7 a optimálna hodnota je 7,5.
Medzi druhmi Somonas sú rozšírené typy, ktoré majú teplotný režim pri 26 alebo približne 40 ° C, a kmene rýchlo rastúce pri 4 ° C. Priaznivou klímou je biotop (voda) 24 - 27 stupňov. Mal by existovať stabilný prísun kyslíka a prítomnosť vodnej vegetácie.
Najjednoduchšie baktérie sú klasifikované ako obligátne aeróby. Na oxidáciu amónia na kyselinu dusitú a kyselinu dusičnú na kyselinu dusičnú potrebujú kyslík. Biotop by nemal obsahovať organické zlúčeniny. Štúdie potvrdili deštruktívny účinok glukózy, herbicídov, močoviny, peptónu, glycerínu a ďalších organických látok na baktérie.
Niektoré kmene nitrobaktérií v prítomnosti organickej zložky oxidujú amónium a vytvárajú hydroxylamín, dusitany a dusičnany. V dôsledku týchto reakcií sa objavia hydroxámové kyseliny. Baktérie uskutočňujú proces nitrifikácie rôznych zlúčenín, ktoré zahŕňajú dusík.
Objemy heterotrofnej nitrifikácie za osobitných okolností môžu byť fatálne. Nebezpečenstvo spočíva v tom, že sa tvoria toxíny, mutagény a karcinogény..
Aplikácia v rôznych oblastiach
Použitie nitrifikačných baktérií v rôznych oblastiach prináša výhody a nevýhody. Mikroorganizmy vytvárajú priaznivé podmienky pre ryby žijúce v akváriu, obohacujú pôdu, ako aj poľnohospodárske procesy.
Biologický filter pre akvárium
Nitrobaktérie hrajú dôležitú úlohu pri premene toxického amoniaku na dusičnany. To je dôležité pri spúšťaní nového akvária. Tieto mikroorganizmy tvoria malú časť baktérií a sú biofiltrom. Rozmnožujú sa na akomkoľvek povrchu (filtračné médiá, pôda alebo rastliny). Ak je v akváriu veľké množstvo rias, potom sa akvárium považuje za biofilter. Je dôležité vytvoriť priaznivé prostredie pre rast prospešných baktérií.
Nedostatok kyslíka, nadmerný oxid uhličitý, nižšie pH a použitie dezinfekčných prostriedkov môžu znížiť bakteriálnu populáciu v akváriu. Nitrifikačné rastlinné baktérie poškodzujú riasy. Živé baktérie pre akvárium sa používajú počas prípravy nádrže na použitie.
Dôležitosť mikroorganizmov je veľká, Koniec koncov, očisťujú vodu od znečistenia, biologických a organických zvyškov, sedimentov a výkalov. Preto je mikroflóra v nádržiach, v ktorých žijú, ideálna.
Nitrifikačné baktérie sú hlavnými čistiacimi prostriedkami v obývaných priestoroch s rybami a mäkkýšmi. Aktívne sa rozmnožujú v prostredí nasýtenom amoniakom, dusitanmi, dusíkom a amoniakom..
Na spustenie akvária sa používajú prípravky značky „Sulphur“, ktoré obsahujú živé nitrifikačné činidlá a sopečný prach - ideálne prostredie na skorú reprodukciu a rast. Tento substrát sa usadzuje na dne a stáva sa súčasťou pôdy. Niekoľko baktérií vstupuje do akvária naraz..
Väčšina výrobkov dodávaných do špecializovaných predajní pre domáce zvieratá obsahuje kultúry heterotrofných baktérií.
Dôležitosť pre poľnohospodárstvo
S cieľom zvýšiť produktivitu poľnohospodári používajú všetky druhy hnojív obsahujúcich nitrifikačné baktérie..
Pôda je ideálnym substrátom pre procesy rastu, rozmnožovania rastlín a živých organizmov, preto je dôležité zachovať jej správny obsah a komplexné zloženie..
Biologické ošetrenie pôdy sa vykonáva pomocou prírodných čistiacich prostriedkov - nitrifikačných baktérií. Prístup k látkam z vonkajšieho prostredia nie je pre nich potrebný - môžu ich vyrábať autonómne. Napríklad, autotrofné zelené rastliny potrebujú slnečné žiarenie, ale nie sú ľahostajné k nitrobaktériám.
Ak sú prítomné v pôde, humuse alebo vo vodnom prostredí, premieňajú uvoľnený amoniak na dusičnany (soľ kyseliny dusičnej). Každá fáza sa uskutočňuje pomocou rôznych baktérií..
Proces premeny amoniaku na dusičnany:
- Oxidácia amoniaku na dusitan. Tento proces sa nevyskytuje u jedného typu baktérie, ale u rôznych baktérií. Niektoré typy mikroorganizmov sa premieňajú na dusitany, zatiaľ čo iné na dusičnany. Dôležitou podmienkou by mala byť teplota od 4 stupňov, vlhkosť a dostatok kyslíka.
- Oxidácia dusitanov na dusičnany.
Nitrifikátory pozitívne pôsobia na pôdu a zvyšujú jej úrodnosť v dôsledku rozkladu amoniaku. Vedci však odhalili aj negatívny vplyv. Baktérie okyslia pôdu, ktorá nie je priaznivá, a tiež nasýti pôdu amónnymi iónmi. Následne sa pôda vyčerpá v množstve živín.
Zdrojom energie pre chemotrofy sú rôzne minerály. Ekosystém sa vytvára umelo, ale pre úspešný rozvoj sa zavádzajú zavedené procesy, ktoré regulujú obyvatelia nádrže, napríklad akvárium..
Napriek svojej malej veľkosti tieto živé organizmy ovplyvňujú svet okolo nich. Nitrobaktérie sú bežné v pôde, mori a sladkej vode, zohrávajú dôležitú úlohu pri čistení odpadových vôd.
