חיידקי ניטיריפיקציה. כלומר של חיידקי ניטיריפיקציה

לפי סוג של מזון בכל היצורים החיים הידועים נחלקים לשני סוגים עיקריים: הטרוסקסואלים autotrophs. תכונה ייחודית של האחרון היא יכל בנייה עצמית של אלמנטים חדשים של דו-תחמוצת הפחמן ושאר חומרים אורגניים.

מקורות אנרגיה התומכים בתפקודים החיוניים שלהם, לגרום החלוקה שלהם לתוך fotoaftotrofy (מקור - אור) ו chemoautotrophs (מקור - חומרים מינרליים). וזה תלוי בשם המצע, אשר מתחמצן hemoavtortofy, הם מחולקים חיידקי מימן ניטיריפיקציה, כמו גם חיידקי גופרית וברזל.

מאמר זה יתמקד הנפוץ ביותר בקרב אותם לקבוצה - חיידקי nitrofitsiruyuschim.

היסטוריה של גילוי

חזרה באמצע המאה ה -19 על ידי מדענים גרמנים זה הוכיח כי תהליך ניטריפיקציה ביולוגי. אמפירית זה הוכיח כי כאשר מתווסף כלורופורם המים והביוב הפסיק חמצון אמוניה. אבל כדי להסביר מדוע זה כך, הם לא יכלו.

הדבר נעשה כמה שנים לאחר מכן מדען רוסי Vinogradskaya. הוא הצביע שתי קבוצות של חיידקים, אשר בהדרגה לקחו חלק בתהליך של ניטריפיקציה. לפיכך, קבוצה אחת חמצון אמוניה לספק חנקן חומצה, ורק בקבוצה השנייה של חיידקים אחראים והפיכתו חנקתית. כל המעורבים בתהליך זה, חיידקים ניטיריפיקציה הם גראם שליליים.

מאפיינים של תהליך החמצון

תהליך ההיווצרות של ניטריט ידי חמצון אמוניום יש כמה שלבים, שבמהלכם תרכובות החנקן נוצרות עם בדרגות שונות של NH קבוצת החמצון.

המוצר הראשון הוא חמצון אמוניום של hydroxylamine. סביר להניח שהוא נוצר עקב הכללת חמצן מולקולרי בקבוצה NH _4, למרות תהליך זה אינו מוכח באופן סופי נותר במחלוקת.

בשלב הבא, hydroxylamine מומר ניטריט. יש להניח את התהליך מתבצע באמצעות היווצרות Noh (giponitrita) עם שחרורו של תחמוצת החנקן. במקרה זה, מדענים מאמינים ייצור של תחמוצת חנקן רק תוצר לוואי של הסינתזה, בגלל ההתאוששות של ניטריט.

מלבד המוצרים של היסודות הכימיים, כמות גדולה של אנרגיה השתחרר במהלך denitrofikatsii. בדומה למה שקורה אורגניזמים heterotrophic אירובית, במקרה זה סינתזה של ATP קשורה לתהליכי חמצון-חיזור, כתוצאה שבו האלקטרונים מועברים חמצן.

בשנת החמצון של ניטריט, תפקיד גדול שחק על ידי התחבורה ההפוכה של אלקטרונים. הכללתה המעגל של אלקטרונים מתרחשת ישירות cytochromes (P-הסוג ו / או של סוג א), וזה דורש עלויות אנרגיה גדולות למדי. כתוצאה מכך, חיידקי ניטיריפיקציה chemoautotrophic מובטחים במלואן האספקה ההכרחית של אנרגיה, אשר ממשמשת את תהליך הבנייה וההטמעה של פחמן דו חמצני.

סוגי חיידקים ניטיריפיקציה

בשלב הראשון של ניטריפיקציה לקחת ארבעה סוגים חלק nitrobaktery:

• nitrosomonas;
• nitrotsistis;
• nitrosolyubus;
• nitrosospira.

אגב, אתה יכול לראות את חיידקי ניטיריפיקציה (צילום במיקרוסקופ) על התמונה המוצעת.

על ידי ניסויים ביניהם קשה, ולעתים קרובות אף בלתי אפשרי לבודד אחד הגידולים, כך בסקירה שלהם ברובו שלם. כל המיקרואורגניזמים האלה יש גודל של 2-2.5 מיקרון, ועדיף בצורת אליפסה או עגולה (למעט nitrospiry אשר יש בצורת מקלות). הם מסוגלים חלוקה בינארית וכיוון בשל שוטונים.

בשלב השני של ניטריפיקציה לקחת חלק:

• מירוץ nitrobakter;
• מירוץ nitrospina;
• nitrokokus.

הזן למד רוב החיידקים של סוג nitrbakter בעל שם לכבוד המגלה שלו Vinogradski. יש חיידקים ניטיריפיקציה אלה יש תאים בצורת אגס להתרבות באמצעות הנצה להקים תא בת נייד (בשל השוטון).

המבנה של חיידקים

Nitrifitsiruyushie נחקר יש חיידקים מבנה תאי דומה אורגניזמים גראם שליליים אחרים. חלקם מפותח מערכת קרום פנימי, הערימה להרכיב במרכז התא, ואילו אצל אחרים הם מסודרים על הפריפריה של המבנה או להקים כוס המורכבות ממספר שכבות. ככל הנראה, הוא ישויות אלה אנזימים הקשורים מעורבים חמצון של nitrifiers מצעים ספציפיים.

סוג של מזון וחיידקים ניטיריפיקציה

Nitrobakterii הם autotrophs לחייב כי לא יוכל להשתמש אקסוגניים חומרים אורגניים. עם זאת, על ידי ניסוי זאת הודגמה יכולתה של זנים מסוימים של חיידקים ניטיריפיקציה להשתמש תרכובות אורגניות מסוימות.

נמצא כי מצע המכיל autolysates שמרים, סרין ו גלוטמט בריכוזים נמוכים, מגרה דרך השפיעה על nitrobaktery הצמיחה. זו מתרחשת הן בנוכחות ניטריט, ו ובהעדרו ב המדיום, למרות התהליך הוא הרבה יותר לאט. לעומת זאת, הנוכחות של תהליך החמצון יצטט ניטריט היא מורחקת, אבל הכללת הפחמן שלה חלבון, חומצות אמינו שונות מרכיבים תאיים אחרים מגדילים באופן משמעותי.

כתוצאה ניסויים מרובים, הנתונים הושגו שחיידקים ניטיריפיקציה עדיין יכול לעבור לתזונה heterotrophic, אבל איך פרודוקטיבי וכמה זמן הם יכולים להתקיים בתנאים כאלה, נותר לראות. בעוד הנתונים סותרים להסיק מסקנות סופיות בנושא זה.

הביטאט ואת הערך של חיידקי ניטיריפיקציה

חיידקי ניטיריפיקציה הם chemoautotrophs ו נפוצים בטבע. הם נמצאים בכל מקום: בקרקע, מצעים שונים, כמו גם בריכות. תהליך החיים שלהם תורמים רב הכולל מחזור החנקן בטבע , ולמעשה עשוי להגיע לממדים עצומים.

לדוגמה, מיקרואורגניזם כמו nitrotsistis אוקיאנוס, מבודד מן האוקיינוס האטלנטי, מתייחס לחייב האלופילים. זה יכול להתקיים רק מי ים או מצעים המכילים אותו. עבור מיקרואורגניזמים כאלה הוא לא רק גידול חשוב, אבל קבוע כגון pH וטמפרטורה.

כל חיידק ניטיריפיקציה ידוע הוא aerobes לחייב. על מנת לחמצן אמוניה לתוך חומצה חנקנית, וחומצה חנקתית לתוך חנקתית, הם זקוקים לחמצן.

תנאי חיים

נקודה חשובה נוספת, אשר חשפה את המדענים הייתה כי המקום שבו הם חיים חיידקי ניטיריפיקציה לא יכיל חומר אורגני. התיאוריה היתה מתקדמת כי מיקרואורגניזמים אלה עשויים באופן עקרוני לא להשתמש תרכובות אורגניות מבחוץ. הם אפילו קראו autotrophs לחייב.

לאחר מכן, השפעתם הרעה גלוקוז הוכח שוב ושוב, אוריאה, peptone, גליצרול חומר אורגני אחר חיידקים ניטיריפיקציה, אבל לא מפסיקים להתנסות.

כלומר של חיידקי ניטיריפיקציה אדמה

עד לאחרונה סברו כי ניטיריפיקציה השפעה חיובית על פוריות הקרקע על ידי הגדלת מחשוף שלה אמוניום חנקתי. האחרונים אינם נספגים רק היטב על ידי צמחים, אך כשלעצמם להגדיל את המסיסות של כמה מינרלים.

עם זאת, דעות מדעיות התפתחו בשנים האחרונות. נחשף ההשפעה השלילית של מיקרואורגניזמים המתוארים פוריות הקרקע. ניטיריפיקציה חיידקים ליצור חנק, בסביבת חומצית, אשר לא תמיד דבר חיובי, כמו גם מידה רבה יותר של רוויה של האדמה עוררת יוני אמוניום מ ניטרטים. יתר על כן, ניטרטים הם מופחתים קיבולת N ₂ (תחת denitrifakatsii), אשר בתורו מוביל דלדול של אדמה עם חנקן.

מהי הסכנה של ניטיריפיקציה חיידקים?

זנים מסוימים nitrobaktery בנוכחות מצע אורגני יכול לחמצן אמוניום, להרכיב hydroxylamine, ובהמשך ניטריטים ו חנקות. כמו כן, כתוצאה של תגובות כאלה עלולות להתרחש חומצת hydroxamic. יתר על כן, מספר החיידקים בתהליך של ניטריפיקציה של תרכובות שונות, הכוללות חנקן (oximes, אמינים, ואימידים, hydroxamates, וכן תרכובות ניטרו אחרים).

קנה המידה של ניטריפיקציה heterotrophic בתנאים מסוימים, יכול להיות לא רק ענקית, אבל גם מאוד מזיק. הסכנה טמונה בעובדה כי במהלך הטרנספורמציה כזו מתרחשת היווצרות חומרים רעילים, מוטציות וחומרים מסרטנים. לכן, מדענים כבר עובדים בשיתוף פעולה הדוק על לימוד הנושא.

פילטר ביולוגי, אשר הוא תמיד בהישג יד

ניטיריפיקציה חיידקים - הוא לא מושג מופשט, אלא הצורה הנפוצה ביותר של החיים. יתר על כן, הם משמשים לעתים קרובות על ידי גבר.

לדוגמה, ב פילטר ביולוגי אקווריומים כוללים חיידקים אלה. סוג זה של טיפול הוא פחות יקר הוא לא כמו עבודה אינטנסיבית כמו הטיפול המכאני, אך בעת ובעונה אחת דורש עמידה בתנאים מסוימים על מנת להבטיח את הצמיחה ופעילות של חיידקים ניטיריפיקציה.

מייקרו הטוב ביותר עבורם הוא הטמפרטורה הסביבתית (במים במקרה זה) על 25-26 מעלות צלזיוס, זרימה מתמדת של חמצן ואת הנוכחות של צמחי מים.

חיידקים ניטיריפיקציה בחקלאות

על מנת להגדיל את התשואה, החקלאים להשתמש בדשנים שונים המכילים חיידקים ניטיריפיקציה.

תזונת אדמת nitrobakteriyami ספק במקרה הזה Azotobacter. חיידקים אלו יוסרו מן החומרים הדרושים קרקע ומים המהווים בתהליך החמצון ולא כמויות גדולות של אנרגיה. זה מה שנקרא תהליך chemosynthesis כאשר הכוח קיבל הולך היווצרות של מולקולות אורגניות מורכבות מ פחמן דו חמצני ומים.

מיקרואורגניזמים אלה אינם בהכרח אספקת חומרים מזינים מן הסביבה שלהם - הם יכולים לייצר בעצמם. אז אם צמחים ירוקים, שהנם גם אוטוטרופי, זקוקים לאור שמש, אז חיידקי ניטריפיקציה אין זה הכרחי.

ניקוי עצמי באדמה

קרקע - מצע מושלם עבור גידול ורבייה של לא רק צמחים, אלא גם אורגניזמים חיים רבים. לכן חשוב מאוד למצבו הנורמלי, והרכב מאוזן.

יש לזכור כי טיהור הקרקע ביולוגית מספקת כולל חיידקים ניטיריפיקציה. הם נמצאים בקרקע, חומוס או מאגרים, מומר אמוניה אשר מפרישים מיקרואורגניזמים אחרים וחומרים אורגניים פסולת, ניטרטים (ליתר דיוק, מלח חומצה חנקתית). התהליך כולו מורכב משני שלבים:

1. חימצון של אמוניה ניטריט.
2. החמצון של ניטריט כדי חנק.

לכן כל צעד מסופק על ידי סוגים מסוימים של מיקרואורגניזמים.

המעגל האכזרי שנקרא

מעגל של אנרגיה ותחזוקה של החיים על פני כדור הארץ מתאפשר הודות להקפדה על חוקים מסוימים של קיומו של כל היצורים החיים. במבט ראשון קשה להבין מה עומד על הפרק, אבל הוא בעצם די פשוט.

בואו נדמיין את התמונה הבאה של ספר לימוד:

1. חומרים אורגניים מעובדים על ידי מיקרואורגניזמים ובכך ליצור תנאים נוחים בקרקע עבור גידול צמחים ותזונה.
2. הם, בתורם, הוא מקור חיוני של אנרגיה עבור רוב אוכלי עשב.
3. השרשרת הבאה של טיפול חיים היא אנרגית טורפים אשר, בהתאמה, של עמיתיהם אוכלי העשב שלהם.
4. אנשים ידועים שייכים הטורפים, וזה אומר שאנחנו יכולים לקבל אנרגיה משני העולם הצומח ואת החי.
5. וגם היכולת שלנו לחיות שאריות, כמו גם רוב אלה צמחים ובעלי חיים, לשמש מצע מזין עבור מיקרואורגניזמים.

לפיכך, מעגל קסמים, ומספק חיים ופועלים ברציפות של כל היצורים החיים על פני כדור הארץ. הידיעה עקרונות אלה לא קשה לדמיין איך רבת כוח בלתי מוגבל למעשה של הטבע וכל היצורים החיים.

מסקנה

במאמר זה ניסינו לענות על השאלה, מה הוא החיידק ניטיריפיקציה בביולוגיה. כפי שניתן לראות, למרות ההוכחות החותכות של חיים, תפקוד והשפעה של מיקרואורגניזמים אלה, יש הרבה נושאים שנויים במחלוקת מחייבי מחקרי ניסויים נוספת.

חיידקים ניטיריפיקציה שייכים chemotroph. מקור האנרגיה להם לשרת מגוון של מינרלים. למרות גודלו הזעיר, יש אורגניזמים אלה השפעה עצומה על העולם סביבם.

כידוע, chemotroph לא יכול לעכל תרכובות אורגניות הנמצאות המצע (קרקע או מים). הם, להיפך, לייצר חומרי בניין ליצירת פרנסה ותאי מתפקד.