Značajke nitrifikacijskih bakterija (nitrifikacija)
Živi organizmi prema vrsti prehrane dijele se na autotrofe i heterotrofe. Potonji samostalno grade nove elemente od ugljičnog dioksida i drugih anorganskih tvari. Nitrificirajuće bakterije su poznati oblik života, koji se često koristi u svakodnevnom životu i domaćinstvu. Ove su vrste uređaja za čišćenje akvarija..
Glavna karakteristika
Namjena i klasifikacija
Na početku XIX stoljeća, znanstvenici su dokazali da se nitrifikacija odnosi na biologiju. Da bi to učinili, dodali su kloroform u otpadne vode.
Među autotrofima koji proizvode složene organske organe iz jednostavnih anorganskih molekula poznati su organizmi koji koriste energiju. To su alge, bakterije koje proizvode organske tvari iz ugljičnog dioksida i vode. Prisutnost autotrofa je zbog prisutnosti kisika i niske vlažnosti.
Među bakterijama su identificirani organizmi koji uzimaju energiju iz oksidacije i redukcije (hemoautotrofi). Prema fiziološkim, biološkim i kemijskim svojstvima i vrijednosti, ovi mikroskopski organizmi su od interesa za određena područja poljoprivrede.
Tijekom studije je završen proces oksidacije amonijaka. Vinogradski je podijelio nitrirajuće agense u bakterije, izvodeći prvu fazu ovog procesa (oksidacija amonijaka u dušičnu kiselinu), a drugu - prijelaz te kiseline u dušičnu. Gram-negativne bakterije su nitrobakterije.
Predstavnici prve faze Nitro-a:
- Somonas (Somonas);
- Socystis (Soseystis);
- Solobus (Solobus);
- Sospira (Sospiri).
Vrsta Somonas bila je proučavana, iako je stvaranje stvarnih kultura teško. Ovalne ćelije množe se formiranjem kćeri prokariota iz matične stanice. Kao rezultat razvoja mikroorganizama u tekućem mediju, javljaju se pokretni oblici s više flagela i nepokretnih zoogleja.
Nitrososistis karakterizira okrugli oblik, veličine do 2 mikrona. Neki predstavnici dosežu 10 mikrona. Pomiču se zbog jednog flagelluma, tvore zoogley i ciste. Nitrosolobus je jednak 1–1,5 * 1–2,5 mikrona. Stanice su podijeljene na dijelove i zbog toga je vanjski oblik nepravilan.
Stanice Nitrosospira su u obliku štapića ili zamotane, veličine 0,9–1 * 1,5–2,60 μm i imaju do 5 flagela.
Bakterije dušične faze 2:
- Mikroorganizmom (bakterija);
- Spina (leđa);
- Kokkus (fokus).
Štetni učinak organskih tvari na hemoautotrofne organizme zabilježen je i u istraživanjima znanstvenika. Ne koriste egzogene organske elemente i nazivaju se obligati autotrofi. Bakterije mogu koristiti određene spojeve s invaliditetom.
Rast nitrobaktera poboljšava se u prisutnosti nitrita autolizata kvasca, piridoksina, glutamata i serina, ako se u mediju unose u maloj koncentraciji.
Glavna struktura nitrifikacije:
- Nastali membranski sustav u obliku hrpe u sredini ćelije, u sredini.
- Šalica u obliku strukture koja se sastoji od nekoliko listova.
Stanice nitrobaktera nalikuju krušci po izgledu. Razmnožava se pupoljkom. Podaci o bakterijama Nitrospin i Nitrococcus su ograničeni..
Po strukturi stanica, proučavane bakterije slične su ostalim gram-negativnim mikroorganizmima. Neki su formirali sustave unutarnjih membrana koji stvaraju gomilu u sredini stanice (Nitrososistis), postavljaju se paralelno s membranom citoplazme (Nitrosomonas) ili tvore šalicu sličnu strukturu slojeva (Nitrobacter Vinogradsky). Kisik je važan za oksidaciju amonijaka u dušičnu kiselinu:
Nitrobacter i Nitrosomonas obnavljaju nitrite amonijem. Uz nitrificirajuće hemotrofe postoje i heterotrofi koji imaju slične procese. Tu spadaju gljive iz roda Fusamm i bakterije Alcaligenes, Sorinebacterium, Achromoba-kter, Pseudomonas, Arfrobakter. Nocardia oksidira amonijak dajući hidroksilamin, nitrite i nitrate. Kao rezultat toga nastaje hidroksamska kiselina.
Dušik je važan element nukleinske kiseline i proteina. Heterotrofna nitrifikacija je ogromna. Stvaraju se proizvodi s toksičnim, otrovnim, kancerogenim, mutagenim učincima i kemoterapeutskim učincima. Iz tog razloga mnogo se pozornosti posvetilo proučavanju procesa i njegovom značenju za heterotrofne kulture..
Tvorba kemijskih spojeva za stvaranje energije je hemosinteza kroz koju stanice rastu i razvijaju se. Kemoautotrofni tipovi su česti u prirodi i primjećuju se u tlima i vodnim tijelima. Postupci koje proizvode provode se u masivnim razmjerima i imaju najvažnije značenje u ciklusu dušika..
Znanstvenici prošlog stoljeća vjerovali su da djelovanje nitrizirajućih sredstava obogaćuje tlo, jer oni pretvaraju amonij u nitrate, koje biljke lako apsorbiraju, a također povećavaju apsorpciju minerala. Biljke koje asimiliraju azonski dušik i amonijeve ione bolje se skladište u tlu nego nitrati. Nastali nitrati zakisuju stanište, iscrpljuju sastav tla količinom dušika.
Prehrana mikroorganizama
Nitrifikatori bakterija su autotrofi, pošto ne koriste egzogene organske tvari. Baza sa autolizatom kvasca, serinom i glutamatom u niskoj koncentraciji utječe na rast bakterija. To je zbog nitrita prisutnog u hranjivom mediju. Oksidacija acetata se smanjuje, ali se povećava dodavanje njegova ugljika u protein, aminokiseline i druge komponente.
Kao rezultat studija, dobivene su informacije da bakterije prelaze na heterotrofnu prehranu.
Stanište i opasnost
Nitrificirajuće bakterije su česte u okolišu. Prisutne su u tlu, u raznim supstratima i u vodenim tijelima. Proces njihova funkcioniranja značajno doprinosi općem stupnju kretanja dušika u prirodi..
Nitrifikatori žive u jednostavnom mineralnom mediju koji sadrži oksidirajuću supstrat u obliku amonijaka, nitrita i ugljičnog dioksida.
U okolnom svijetu mikroorganizmi prerađuju anorganske tvari i stvaraju uvjete za prehranu biljaka u tlu. Izvor energije za životinje je flora. Čovjek jede biljke i životinje. Ostaci vitalne flore i faune služe kao hrana za bakterije. Ciklus se zatvara.
Mikroorganizam kao što je Nitrososistis izoliran je iz voda Atlantika. Spada u obligate galofile i živi u slanom okruženju. PH (vodikova reakcija) za rast bakterija je 8,7, a optimalna vrijednost je 7,5.
Među vrstama Somonas rasprostranjene su vrste sa temperaturnim režimom od 26 ili oko 40 ° C i sojevi koji brzo rastu na 4 ° C. Povoljna klima je stanište (voda) 24-27 stupnjeva. Treba osigurati stalnu opskrbu kisikom i prisutnost vodene vegetacije.
Najjednostavnije bakterije klasificiraju se kao obligati aerobi. Za oksidaciju amonijaka do dušične kiseline, a dušične kiseline do dušične kiseline, potreban im je kisik. Stanište ne bi trebalo sadržavati organske spojeve. Studije su potvrdile razorno djelovanje glukoze, herbicida, uree, peptona, glicerina i drugih organskih tvari na bakterije.
Neki sojevi nitrobakterija u prisutnosti organske komponente oksidiraju amonij, stvarajući hidroksilamin, nitrite i nitrate. Kao rezultat takvih reakcija pojavljuju se hidroksamske kiseline. Bakterije provode postupak nitrifikacije različitih spojeva, koji uključuju dušik.
Količine heterotrofne nitrifikacije u posebnim okolnostima mogu biti kobne. Opasnost je da nastaju toksini, mutageni i kancerogeni..
Primjena u raznim područjima
Uporaba nitrificirajućih bakterija u raznim poljima donosi prednosti i nedostatke. Mikroorganizmi stvaraju povoljne uvjete za ribe koje žive u akvariju, obogaćuju tlo, kao i poljoprivredne procese.
Biološki filter za akvarij
Nitrobakterije igraju važnu ulogu u pretvorbi toksičnog amonijaka u nitrate. Ovo je važno prilikom pokretanja novog akvarija. Ti mikroorganizmi čine mali dio bakterija i biofilter su. Razmnožavaju se na bilo kojoj površini (filtrirajuća podloga, tlo ili biljke). Ako u akvariju postoji velika količina algi, tada se akvarij u potpunosti smatra biofilterom. Važno je stvoriti povoljno okruženje za rast korisnih bakterija.
Manjak kisika, višak ugljičnog dioksida, niži pH i uporaba dezinficijensa mogu smanjiti populaciju bakterija u akvariju. Nitrificirajuće biljne bakterije iscrpljuju alge. Žive bakterije za akvarij koriste se tijekom pripreme spremnika za upotrebu.
Važnost mikroorganizama je velika, Uostalom, oni pročišćavaju vodu od zagađenja, bioloških i organskih ostataka, sedimenata i izmeta. Stoga je mikroflora u spremnicima u kojima žive idealna.
Nitrificirajuće bakterije su glavno sredstvo za čišćenje nastanjenih prostorija s ribama i školjkama. Aktivno se razmnožavaju u okruženju zasićenom amonijakom, nitritima, dušikom i amonijakom..
Za pokretanje akvarija koriste se preparati marke „Sulphur“ koji sadrže žive nitrirajuće agense i vulkansku prašinu - savršeno okruženje za ranu reprodukciju i rast. Taj se supstrat taloži na dnu i postaje dio tla. Nekoliko bakterija ulazi u akvarij odjednom..
Većina proizvoda koji se isporučuju u specijaliziranim prodavaonicama kućnih ljubimaca sadrže kulture heterotrofnih bakterija.
Važnost za poljoprivredu
Da bi povećali produktivnost, poljoprivrednici koriste sve vrste gnojiva koja sadrže nitrificirajuće bakterije..
Tlo je idealan supstrat za procese rasta, razmnožavanja biljaka i živih organizama, pa je važno održavati njegov pravilan sadržaj i složen sastav.
Biološku obradu tla provode prirodna sredstva za čišćenje - nitrificirajuće bakterije. Pristup tvarima iz vanjskog okruženja za njih nije potreban - mogu ih proizvesti samostalno. Na primjer, autotrofičnim zelenim biljkama treba sunčeva svjetlost, ali su ravnodušne prema nitrobakterijama.
Prisutni u tlu, humusu ili u vodenom okruženju pretvaraju amonijak koji se oslobađa u nitrate (sol dušične kiseline). Svaka faza provodi se pomoću različitih bakterija..
Postupak pretvaranja amonijaka u nitrate:
- Oksidacija amonijaka u nitrit. Taj se proces ne odvija s jednom vrstom bakterija, nego s različitim. Neke se vrste mikroorganizama pretvaraju u nitrit, dok druge u nitrate. Važan uvjet treba biti temperatura od 4 stupnja, vlažnost i puno kisika.
- Oksidacija nitrita u nitrat.
Nitrifikatori pozitivno djeluju na tlo, povećavajući njegovu plodnost uslijed raspada amonijaka. Međutim, znanstvenici su također otkrili negativan utjecaj. Bakterije zakiseljuju tlo, što nije povoljan trenutak, a također zasićuju tlo amonijevim ionima. Nakon toga, tlo se iscrpljuje u količini hranjivih sastojaka.
Izvor energije za hemotrofe su razni minerali. Ekosustav je stvoren umjetno, ali za uspješan razvoj pokreću se uspostavljeni procesi koje reguliraju stanovnici rezervoara, na primjer, akvarij.
Unatoč svojoj malenoj veličini, ovi živi organizmi utječu na svijet oko sebe. Nitrobakterije su česte u tlima, moru i slatkoj vodi, igraju važnu ulogu u pročišćavanju otpadnih voda.
