Cechy bakterii nitryfikacyjnych (nitryfikatorów)

Organizmy żywe dzielą się na autotrofy i heterotrofy według rodzaju żywienia. Ci ostatni samodzielnie budują nowe pierwiastki z dwutlenku węgla i innych substancji nieorganicznych. Bakterie nitryfikacyjne są dobrze znaną formą życia, często stosowaną w życiu codziennym i gospodarstwach domowych. Gatunki te wchodzą w skład urządzeń do czyszczenia akwarium.

Główna charakterystyka

Źródła energii podtrzymujące warunki życia organizmów determinują ich podział na fotoautotrofy i chemoautotrofy, które zależą od energii słonecznej i składników mineralnych. W zależności od czynnika utleniającego chemoautotrofa uwalniane są bakterie wodorowe, nitryfikacyjne, siarkowe i żelazowe.

Cel i klasyfikacja

Na początku XIX wieku naukowcy udowodnili, że nitryfikacja należy do biologii. Aby to zrobić, dodali do ścieków chloroform.

Wśród autotrofów, które produkują złożone substancje organiczne z prostych cząsteczek nieorganicznych, znane są organizmy zużywające energię. Są to glony, bakterie, które wytwarzają materię organiczną z dwutlenku węgla i wody. Obecność autotrofów wynika z obecności tlenu i niskiej wilgotności.

Wśród bakterii zidentyfikowano organizmy, które otrzymują energię z utleniania i redukcji (chemoautotrofy). Pod względem właściwości i znaczenia fizjologicznego, biologicznego i chemicznego te mikroskopijne organizmy są przedmiotem zainteresowania niektórych obszarów rolnictwa.

W trakcie badań zakończono proces utleniania amoniaku. Vinogradskiy podzielił nitryfikatory na bakterie, które wykonują pierwszy etap tego procesu (utlenianie amonu do kwasu azotawego), a drugi, konwersję tego kwasu do kwasu azotowego. Bakterie Gram-ujemne są klasyfikowane jako nitrobakterie.

Przedstawiciele pierwszej fazy Nitro:

• somony (somony);
• Socystis (Sosystis);
• Solobus (Solobus);
• Sospira.

Gatunek Somonas był badany więcej, chociaż stworzenie prawdziwych upraw wydaje się trudne. Komórki mają kształt owalny, rozmnażają się przez tworzenie potomnych prokariotów z komórki macierzystej. W wyniku rozwoju drobnoustrojów w pożywce płynnej powstają formy mobilne z kilkoma wiciami oraz nieruchome zoogle.

Nitrosostis charakteryzują się okrągłym kształtem, o wielkości do 2 mikronów. Niektórzy przedstawiciele osiągają 10 mikronów. Poruszaj się dzięki jednej wici, tworząc zooglea i cysty. Nitrosolobus jest równy 1-1,5 * 1-2,5 mikrona. Komórki są podzielone na części, przez co kształt zewnętrzny jest nieregularny.

Komórki Nitrosospira mają kształt pręcika lub wiją się, mają rozmiar 0,9-1 * 1,5-2,60 mikronów, mają do 5 wici.

Bakterie nitro fazy II:

• Bakterie
• kręgosłup (plecy);
• Coccus.

W badaniach naukowców odnotowano również szkodliwy wpływ substancji organicznych na organizmy chemoautotroficzne. Nie używają egzogennych elementów organicznych i nazywane są autotrofami obowiązkowymi. Poszczególne związki mogą być wykorzystywane przez bakterie o ograniczonych możliwościach.

Wzrost Nitrobacter poprawia się w obecności azotynu autolizatu drożdży, pirydoksyny, glutaminianu i seryny, jeśli zostaną wprowadzone do pożywki w słabym stężeniu.

Główna struktura nitryfikatorów:

• Uformowany system membran w formie stosu w środku komórki, w środku.
• Struktura przypominająca miseczkę, składająca się z kilku listków.

Komórki Nitrobacter wyglądają jak gruszka. Reprodukcja przez pączkowanie. Informacje o bakteriach Nitrospina i Nitrokokus są ograniczone.

Pod względem struktury komórkowej badane bakterie są podobne do innych drobnoustrojów Gram-ujemnych. Niektóre utworzyły układy błon wewnętrznych, które tworzą stos w środku komórki (Nitrosocystis), są umieszczone równolegle do błony cytoplazmatycznej (Nitrosomonas) lub tworzą kubkowatą strukturę warstw (Nitrobacter Vinogradsky). Tlen jest niezbędny do utleniania amonu do kwasu azotowego:

Nitrobacter i Nitrosomonas odtwarzają azotyny amonem. Wraz z chemotrofami nitryfikacyjnymi istnieją heterotrofy, które mają podobne procesy. Należą do nich grzyby z rodzaju Fusamm oraz bakterie Alcaligenes, Sorinebacterium, Achromoba-kter, Pseudomonas, Arfrobakter. Nocardia utlenia amon, tworząc hydroksyloaminę, azotyny i azotany. W rezultacie powstaje kwas hydroksamowy.

Azot jest niezbędnym składnikiem kwasu nukleinowego i białka. Wielkości heterotroficznej nitryfikacji są ogromne. Powstają produkty o działaniu toksycznym, trującym, rakotwórczym, mutagennym i chemioterapeutycznym. Z tego powodu wiele uwagi poświęcono badaniu tego procesu i wyjaśnieniu jego znaczenia dla kultur heterotroficznych.

Tworzenie się związków chemicznych w celu wytworzenia energii to chemosynteza, dzięki której komórki rosną i rozwijają się. Typy chemoautotroficzne są powszechne w przyrodzie i są obserwowane w glebie i zbiornikach wodnych. Wytwarzane przez nie procesy realizowane są na ogromną skalę i mają najważniejsze znaczenie w obiegu azotu.

Naukowcy ostatniego stulecia uważali, że działanie nitryfikatorów wzbogaca glebę, ponieważ przekształcają amon w łatwo przyswajalne przez rośliny azotany, a także zwiększają przyswajalność minerałów. Rośliny asymilujące azot amonowy i jony amonowe są lepiej magazynowane w glebie niż azotany. Powstające azotany zakwaszają siedlisko, zubożają skład gleby pod względem ilości azotu.

Odżywianie mikroorganizmów

Bakterie nitryfikacyjne są autotrofami, ponieważ nie wykorzystują egzogennej materii organicznej. Baza z autolizatem drożdżowym, seryną i glutaminianem w niskim stężeniu wpływa na rozwój bakterii. Wynika to z azotynów w pożywce. Utlenianie octanu jest zmniejszone, ale zwiększa się dodatek węgla do białka, aminokwasów i innych składników.

W wyniku przeprowadzonych badań uzyskano informację, że bakterie przechodzą na żywienie heterotroficzne.

Siedlisko i zagrożenie

Bakterie nitryfikacyjne są powszechne w środowisku. Występują w glebie, różnych podłożach i zbiornikach wodnych. Proces ich funkcjonowania w istotny sposób przyczynia się do ogólnego etapu ruchu azotu w przyrodzie.

Nitryfikatory żyją w prostym środowisku mineralnym zawierającym utlenialny substrat w postaci amonu, azotynów i dwutlenku węgla.

W otaczającym świecie mikroorganizmy przetwarzają substancje nieorganiczne i tworzą w glebie warunki do odżywiania roślin. Flora jest źródłem energii dla zwierząt. Człowiek zjada rośliny i zwierzęta. Pozostałości żywotnej aktywności flory i fauny służą jako pokarm dla bakterii. Cykl jest zamknięty.

Z wód Atlantyku wyizolowany zostaje mikroorganizm, taki jak Nitrosocystis. Należy do obowiązkowych galofilów i żyje w słonym środowisku. pH (reakcja wodorowa) dla wzrostu bakterii wynosi 8,7, a optimum to 7,5.

Wśród gatunków Somonas są typy, które mają reżim temperaturowy na poziomie 26 lub około 40 ° C oraz szczepy, które szybko rosną w temperaturze 4 ° C. Korzystny klimat to siedlisko (woda) 24-27 stopni. Musi być zapewniony stały dopływ tlenu i obecność roślinności wodnej.

Najprostsze bakterie zaliczane są do obowiązkowych tlenowców. Aby utlenić amon do kwasu azotawego, a kwas azotawy do kwasu azotowego, potrzebują tlenu. Siedlisko nie może zawierać związków organicznych. Badania potwierdziły destrukcyjne działanie 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 zawierających azot.

Objętości heterotroficznej nitryfikacji w szczególnych okolicznościach mogą być katastrofalne. Niebezpieczeństwo polega na tym, że powstają toksyny, mutageny i czynniki rakotwórcze.

Zastosowanie w różnych dziedzinach

Stosowanie bakterii nitryfikacyjnych w różnych dziedzinach ma swoje zalety i wady. Mikroorganizmy stwarzają dogodne warunki dla życia ryb w akwarium, wzbogacania gleby, a także procesów rolniczych.

Filtr biologiczny do akwarium

Nitrobakterie odgrywają ważną rolę w przemianie toksycznego amoniaku w azotany. Jest to ważne przy zakładaniu nowego akwarium. Te mikroorganizmy stanowią niewielką część bakterii i są biofiltrami. Rozwijają się na każdej powierzchni (media filtracyjne, gleba lub rośliny). Jeśli glony w akwarium jest ich duża ilość, wtedy akwarium jest całkowicie uważane za biofiltr. Ważne jest, aby stworzyć sprzyjające środowisko dla rozwoju pożytecznych bakterii.

Niedobór tlenu, nadmiar dwutlenku węgla, obniżone pH oraz stosowanie środków dezynfekujących mogą zmniejszyć populację bakterii w akwarium. Roślinne bakterie nitryfikacyjne pozbawiają glony pożywienia. Żywe bakterie do akwarium są aplikowane podczas przygotowania zbiornika do użytku.

Znaczenie mikroorganizmów jest ogromne, ponieważ oczyszczają wodę z zanieczyszczeń, pozostałości biologicznych i organicznych, osadów i kału. Dlatego mikroflora w akwenach, w których żyją, jest idealna.

Bakterie nitryfikacyjne są głównymi czynnikami czyszczącymi siedliska ryb i skorupiaków. Aktywnie rozmnażają się w środowisku nasyconym amonem, azotynami, azotem i amoniakiem.

Do uruchomienia akwarium wykorzystywane są preparaty marki "Sera", które zawierają żywe nitryfikatory i pył wulkaniczny - nienaganne środowisko do szybkiego rozmnażania i wzrostu. To podłoże osiada na dnie i staje się częścią gleby. Akwarium kolonizuje kilka bakterii jednocześnie.

Większość produktów dostarczanych do wyspecjalizowanych sklepów zoologicznych zawiera kultury bakterii heterotroficznych.

Znaczenie dla rolnictwa

W celu zwiększenia plonów 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 prawidłowej zawartości i złożonego składu.

Biologiczne oczyszczanie gleby odbywa się za pomocą naturalnych środków czyszczących - bakterii nitryfikacyjnych. Nie potrzebują dostępu do substancji ze środowiska zewnętrznego – mogą je samodzielnie wytwarzać. Na przykład autotroficzne rośliny zielone potrzebują światła słonecznego, ale nitrobakterie są obojętne.

Obecne w glebie, próchnicy lub środowisku wodnym przekształcają uwolniony amoniak w azotany (sól kwasu azotowego). Każdy etap realizowany jest przy pomocy różnych bakterii.

Proces konwersji amoniaku do azotanów:

• Utlenianie amoniaku do azotynu. Proces ten zachodzi nie przez jeden rodzaj bakterii, ale przez różne. Niektóre rodzaje mikroorganizmów są przekształcane w azotyny, a inne w azotany. Ważnym warunkiem powinna być temperatura 4 stopnie, wilgotność i obfitość tlenu.
• Utlenianie azotynów do azotanów.

Nitryfikatory mają pozytywny wpływ na glebę, zwiększając jej żyzność dzięki rozkładowi amonu. Jednak naukowcy zidentyfikowali również negatywny wpływ. Bakterie zakwaszają glebę, co nie jest momentem sprzyjającym, a także nasycają glebę jonami amonowymi. Następnie gleba zostaje zubożona w ilość składników odżywczych.

Różnorodne minerały są źródłem energii dla chemotrofów. Ekosystem jest tworzony sztucznie, ale dla pomyślnego rozwoju uruchamiane są ustalone procesy, które są regulowane przez mieszkańców zbiornika, na przykład akwarium.

Pomimo niewielkich rozmiarów te żywe organizmy wpływają na otaczający ich świat. Nitrobakterie występują w glebie, morzu i słodkiej wodzie, odgrywają ważną rolę w oczyszczaniu ścieków.