Cechy bakterii nitryfikacyjnych (nitryfikacja)
Organizmy żywe według rodzaju żywienia dzielą się na autotrofy i heterotrofy. Te ostatnie niezależnie budują nowe pierwiastki z dwutlenku węgla i innych substancji nieorganicznych. Bakterie nitryfikacyjne są znaną formą życia, często stosowaną w życiu codziennym i domowym. Gatunki te są częścią urządzeń czyszczących do akwariów..
Główna cecha
Cel i klasyfikacja
Na początku XIX wieku naukowcy udowodnili, że nitryfikacja odnosi się do biologii. Aby to zrobić, dodali chloroform do ścieków.
Wśród autotrofów wytwarzających złożone substancje organiczne z prostych cząsteczek nieorganicznych znane są organizmy wykorzystujące energię. Są to glony, bakterie, które wytwarzają materię organiczną z dwutlenku węgla i wody. Obecność autotrofów wynika z obecności tlenu i niskiej wilgotności.
Organizmy pobierające energię z utleniania i redukcji (chemoautotrofy) są identyfikowane wśród bakterii. Zgodnie z właściwościami i wartością fizjologiczną, biologiczną i chemiczną te mikroskopijne organizmy są interesujące w niektórych obszarach rolnictwa.
Podczas badań proces utleniania amoniaku został zakończony. Vinogradsky podzielił nitryfikatory na bakterie, wykonując pierwszy etap tego procesu (utlenianie amonu do kwasu azotawego), a drugi - przejście tego kwasu w azot. Bakterie Gram-ujemne to nitrobakterie.
Przedstawiciele pierwszego etapu Nitro:
- Somonas (Somonas);
- Socystis (Soseystis);
- Solobus (Solobus);
- Sospira.
Gatunek Somonas został bardziej zbadany, chociaż tworzenie prawdziwych kultur wydaje się trudne. Komórki owalne rozmnażają się przez tworzenie córek prokariotów z komórki macierzystej. W wyniku rozwoju mikroorganizmów w płynnym ośrodku istnieją formy mobilne z kilkoma wiciami i nieruchome zoogley.
Nitrososistis charakteryzują się okrągłym kształtem o wielkości do 2 mikronów. Niektórzy przedstawiciele osiągają 10 mikronów. Poruszają się z powodu jednego wici, tworzą zoogley i torbiele. Nitrosolobus jest równy 1–1,5 * 1–2,5 mikrona. Komórki są podzielone na części, a zatem kształt zewnętrzny jest nieregularny.
Komórki Nitrosospira są w kształcie pręta lub wykręcone, o wielkości 0,9–1 * 1,5–2,60 μm, mają do 5 wici.
Bakterie Nitro Phase 2:
- Bakterie
- Kręgosłup (tył);
- Coccus (Focus).
Naukowcy zauważyli również szkodliwy wpływ substancji organicznych na organizmy chemoautotroficzne. Nie używają egzogennych pierwiastków organicznych i nazywane są obligatoryjnymi autotrofami. Bakterie mogą wykorzystywać pewne związki niepełnosprawne.
Wzrost Nitrobacter poprawia się w obecności azotynu autolizatu drożdży, pirydoksyny, glutaminianu i seryny, jeśli są one wprowadzane do pożywki w niskim stężeniu.
Główna struktura nitryfikacji:
- Utworzony system membranowy w postaci stosu na środku komórki, w środku.
- Struktura w kształcie miseczki składająca się z kilku liści.
Komórki Nitrobacter wyglądają jak gruszka. Propaguj przez pączkowanie. Informacje na temat bakterii Nitrospin i Nitrococcus są ograniczone..
Ze względu na strukturę komórek badane bakterie są podobne do innych mikroorganizmów Gram-ujemnych. Niektóre z nich utworzyły układ wewnętrznych błon, które tworzą stos w środku komórki (Nitrososistis), są umieszczone równolegle do błony cytoplazmatycznej (Nitrosomonas) lub tworzą strukturę warstwową (Nitrobacter Vinogradsky). Tlen jest ważny dla utleniania amonu do kwasu azotowego:
Nitrobacter i Nitrosomonas odtwarzają azotyny z amonem. Oprócz nitryfikujących chemotrofów istnieją heterotrofy, które mają podobne procesy. Należą do nich grzyby z rodzaju Fusamm i bakterie Alcaligenes, Sorinebacterium, Achromoba-kter, Pseudomonas, Arfrobakter. Nocardia utlenia amoniak z wytworzeniem hydroksyloaminy, azotynów i azotanów. W rezultacie powstaje kwas hydroksamowy.
Azot jest ważnym pierwiastkiem w kwasie nukleinowym i białku. Heterotroficzna nitryfikacja jest ogromna. Powstają produkty o działaniu toksycznym, trującym, rakotwórczym, mutagennym i chemoterapeutycznym. Z tego powodu wiele uwagi poświęcono badaniu tego procesu i jego znaczeniu dla kultur heterotroficznych..
Tworzenie związków chemicznych w celu wytworzenia energii to chemosynteza, dzięki której komórki rosną i rozwijają się. Typy chemoautotroficzne są powszechne w przyrodzie i obserwuje się je w glebie i zbiornikach wodnych. Procesy, które wytwarzają, są przeprowadzane na masową skalę i mają najważniejsze znaczenie w cyklu azotowym..
Naukowcy ubiegłego wieku wierzyli, że działanie czynników nitryfikacyjnych wzbogaca glebę, ponieważ przekształcają one amon w azotany, które są łatwo przyswajalne przez rośliny, a także zwiększają wchłanianie minerałów. Rośliny asymilujące azot amonowy i jony amonowe są lepiej przechowywane w glebie niż azotany. Powstałe azotany zakwaszają siedlisko, zmniejszają skład gleby o ilość azotu.
Odżywianie mikroorganizmów
Nitryfikatory bakterii są autotrofami, ponieważ nie wykorzystują egzogennych substancji organicznych. Zasada z drożdżowym autolizatem, seryną i glutaminianem w niskim stężeniu wpływa na wzrost bakterii. Wynika to z obecności azotynów w pożywce. Utlenianie octanu jest zmniejszone, ale zwiększa się jego dodatek do białka, aminokwasów i innych składników.
W wyniku badań otrzymano informację, że bakterie przechodzą na odżywianie heterotroficzne.
Siedlisko i niebezpieczeństwo
Bakterie nitryfikujące są powszechne w środowisku. Są obecne w glebie, na różnych podłożach i zbiornikach wodnych. Proces ich funkcjonowania w istotny sposób przyczynia się do ogólnego etapu przemieszczania się azotu w przyrodzie..
Nitryfikatory żyją w prostym podłożu mineralnym zawierającym utlenialne podłoże w postaci amonu, azotynów i dwutlenku węgla.
W otaczającym świecie mikroorganizmy przetwarzają substancje nieorganiczne i tworzą warunki odżywiania roślin w glebie. Źródłem energii dla zwierząt jest flora. Człowiek je rośliny i zwierzęta. Resztki żywotnej flory i fauny służą jako pokarm dla bakterii. Cykl zamyka się.
Mikroorganizm taki jak Nitrososistis jest izolowany z wód Atlantyku. Należy zobowiązać galofile i żyje w słonym środowisku. PH (reakcja wodoru) dla wzrostu bakterii wynosi 8,7, a optymalna wartość to 7,5.
Wśród gatunków Somonas szeroko rozpowszechnione są typy o reżimie temperaturowym 26 lub około 40 ° C oraz szczepy szybko rosnące w 4 ° C. Sprzyjającym klimatem jest siedlisko (woda) 24–27 stopni. Należy zapewnić stały dopływ tlenu i obecność roślinności wodnej.
Najprostsze bakterie są klasyfikowane jako obligatoryjne tlenowce. Do utlenienia amonu do kwasu azotawego i kwasu azotawego do kwasu azotowego potrzebują tlenu. Siedlisko nie powinno zawierać związków organicznych. Badania potwierdziły destrukcyjny wpływ glukozy, herbicydów, mocznika, peptonu, gliceryny i innych substancji organicznych na bakterie.
Niektóre szczepy nitrobakterii w obecności składnika organicznego utleniają amon, tworząc hydroksyloaminę, azotyny i azotany. W wyniku takich reakcji pojawiają się kwasy hydroksamowe. Bakterie przeprowadzają proces nitryfikacji różnych związków, w tym azotu.
Objętości heterotroficznej nitryfikacji w szczególnych okolicznościach mogą być śmiertelne. Niebezpieczeństwo polega na tym, że tworzą się toksyny, mutageny i substancje rakotwórcze..
Zastosowanie w różnych dziedzinach
Zastosowanie bakterii nitryfikacyjnych w różnych dziedzinach przynosi zalety i wady. Mikroorganizmy stwarzają korzystne warunki dla ryb żyjących w akwarium, wzbogacając glebę, a także procesy rolnicze.
Filtr biologiczny do akwarium
Nitrobacteria odgrywają ważną rolę w przekształcaniu toksycznego amoniaku w azotany. Jest to ważne przy zakładaniu nowego akwarium. Mikroorganizmy te stanowią niewielką część bakterii i są biofiltrami. Rozmnażają się na dowolnej powierzchni (media filtracyjne, gleba lub rośliny). Jeśli w akwarium znajduje się duża ilość glonów, wówczas akwarium jest całkowicie uważane za biofiltr. Ważne jest, aby stworzyć sprzyjające środowisko dla wzrostu pożytecznych bakterii.
Niedobór tlenu, nadmiar dwutlenku węgla, niższe pH i stosowanie środków dezynfekujących może zmniejszyć populację bakterii w akwarium. Nitryfikujące bakterie roślinne wyczerpują glony. Żywe bakterie do akwarium są wykorzystywane podczas przygotowywania zbiornika do użycia.
Znaczenie mikroorganizmów jest ogromne, W końcu oczyszczają wodę z zanieczyszczeń, pozostałości biologicznych i organicznych, osadów i kału. Dlatego mikroflora w zbiornikach, w których żyją, jest idealna.
Bakterie azotujące są głównymi środkami czyszczącymi zamieszkałe pomieszczenia z rybami i skorupiakami. Aktywnie rozmnażają się w środowisku nasyconym amoniakiem, azotynami, azotem i amoniakiem..
Do uruchomienia akwarium stosuje się preparaty marki „Sulphur”, które zawierają żywe czynniki nitryfikacyjne i pył wulkaniczny - idealne środowisko do wczesnego rozmnażania i wzrostu. To podłoże osiada na dnie i staje się częścią gleby. Kilka bakterii wchodzi jednocześnie do akwarium..
Większość produktów dostarczanych do wyspecjalizowanych sklepów zoologicznych zawiera kultury bakterii heterotroficznych.
Znaczenie dla rolnictwa
W celu zwiększenia wydajności rolnicy stosują wszelkiego rodzaju nawozy zawierające bakterie nitryfikacyjne..
Gleba jest idealnym podłożem dla procesów wzrostu, rozmnażania roślin i organizmów żywych, dlatego ważne jest utrzymanie jej właściwej zawartości i złożonego składu.
Biologiczne oczyszczanie gleby odbywa się za pomocą naturalnych środków czyszczących - bakterii nitryfikacyjnych. Dostęp do substancji ze środowiska zewnętrznego nie jest dla nich konieczny - mogą produkować je samodzielnie. Na przykład autotroficzne rośliny zielone potrzebują światła słonecznego, ale są obojętne na nitrobakterie.
Gdy są obecne w glebie, humusie lub w środowisku wodnym, przekształcają uwalniany amoniak w azotany (sól kwasu azotowego). Każdy etap odbywa się przy użyciu różnych bakterii..
Proces konwersji amoniaku w azotany:
- Utlenianie amoniaku do azotynów. Ten proces nie zachodzi w przypadku jednego rodzaju bakterii, ale w przypadku różnych. Niektóre rodzaje mikroorganizmów przekształcane są w azotyn, podczas gdy inne w azotany. Ważnym warunkiem powinna być temperatura od 4 stopni, wilgotność i duża ilość tlenu.
- Utlenianie azotynów do azotanów.
Nitryfikatory pozytywnie wpływają na glebę, zwiększając jej żyzność z powodu rozpadu amoniaku. Jednak naukowcy ujawnili również negatywny wpływ. Bakterie zakwaszają glebę, co nie jest sprzyjającym momentem, a także nasycają glebę jonami amonowymi. Następnie gleba jest wyczerpana w ilości składników odżywczych.
Źródłem energii chemotrofów są różnorodne minerały. Ekosystem jest tworzony sztucznie, ale w celu udanego rozwoju uruchamiane są ustalone procesy, które są regulowane przez mieszkańców zbiornika, na przykład akwarium.
Pomimo swoich niewielkich rozmiarów, te żywe organizmy wpływają na otaczający ich świat. Nitrobakterie są powszechne w glebach, wodzie morskiej i słodkiej, odgrywają ważną rolę w oczyszczaniu ścieków.
