Značajke nitrifikacijskih bakterija (nitrifikatori)

Živi organizmi se prema vrsti prehrane dijele na autotrofe i heterotrofe. Potonji samostalno grade nove elemente od ugljičnog dioksida i drugih anorganskih tvari. Nitrificirajuće bakterije dobro su poznati oblik života, često se koriste u svakodnevnom životu i kućanstvima. Ove vrste su uključene u uređaje za čišćenje akvarija.

Glavna karakteristika

Izvori energije koji podržavaju životne uvjete organizama određuju njihovu podjelu na fotoautotrofe i kemoautotrofe, koji ovise o sunčevoj energiji i mineralnim komponentama. Ovisno o oksidacijskom sredstvu kemoautotrofa, oslobađaju se vodik i nitrifikacijske bakterije, sumporne i željezne bakterije.

Svrha i klasifikacija

Početkom 19. stoljeća znanstvenici su dokazali da nitrifikacija pripada biologiji. Da bi to učinili, u otpadnu vodu dodali su kloroform.

Među autotrofima koji proizvode složene organske tvari iz jednostavnih anorganskih molekula, poznati su organizmi koji koriste energiju. To su alge, bakterije koje proizvode organsku tvar iz ugljičnog dioksida i vode. Prisutnost autotrofa je posljedica prisutnosti kisika i niske vlažnosti.

Među bakterijama su identificirani organizmi koji primaju energiju oksidacijom i redukcijom (kemoautotrofi). Po fiziološkim, biološkim i kemijskim svojstvima i značaju ovi su mikroskopski organizmi od interesa za određena područja poljoprivrede.

Tijekom istraživanja završen je proces oksidacije amonijaka. Vinogradskiy je podijelio nitrifikatore na bakterije koje obavljaju prvu fazu ovog procesa (oksidacija amonija u dušičnu kiselinu), a drugu, pretvaranje te kiseline u dušičnu kiselinu. Gram-negativne bakterije se klasificiraju kao nitrobakterije.

Predstavnici prve faze Nitroa:

• Somonas (Somonas);
• Socistis (Sosystis);
• Solobus (Solobus);
• Sospira.

Vrsta Somonas je više proučavana, iako se čini da je stvaranje pravih usjeva teško. Stanice su ovalnog oblika, razmnožavaju se stvaranjem kćeri prokariota iz matične stanice. Kao rezultat razvoja mikroorganizama u tekućem mediju, javljaju se pokretni oblici s nekoliko flagella i nepokretnih zooglea.

Nitrosostis karakterizira okrugli oblik, veličine do 2 mikrona. Neki predstavnici dosežu 10 mikrona. Kreću se zahvaljujući jednom flagellumu, formiraju zoogleu i ciste. Nitrosolobus je jednak 1-1,5 * 1-2,5 mikrona. Stanice su podijeljene na dijelove, te je stoga vanjski oblik nepravilan.

Stanice Nitrosospira su štapićaste ili vijugave, veličine 0,9-1 * 1,5-2,60 mikrona, imaju do 5 flagela.

Nitro bakterije faze II:

• Bakter
• Spina (Leđa);
• Coccus.

Štetno djelovanje organskih tvari na kemoautotrofne organizme zabilježeno je i u istraživanju znanstvenika. Ne koriste egzogene organske elemente i nazivaju se obveznim autotrofima. Pojedinačne spojeve mogu koristiti bakterije s ograničenim mogućnostima.

Rast Nitrobactera poboljšava se u prisutnosti autolizata kvasca nitrita, piridoksina, glutamata i serina, ako se unose u medij u slaboj koncentraciji.

Glavna struktura nitrifikatora:

• Formiran sustav membrana u obliku hrpe u središtu stanice, u sredini.
• Struktura nalik čaši, koja se sastoji od nekoliko listova.

Stanice Nitrobacter izgledaju poput kruške. Razmnožavati pupanjem. Podaci o bakterijama Nitrospina i Nitrokokus su ograničeni.

U pogledu stanične strukture, proučavane bakterije slične su drugim gram-negativnim mikroorganizmima. Neki imaju formirane sustave unutarnjih membrana koje čine hrpu u sredini stanice (Nitrosocystis), smještene su paralelno s citoplazmatskom membranom (Nitrosomonas) ili formiraju čašastu strukturu slojeva (Nitrobacter Vinogradsky). Kisik je neophodan za oksidaciju amonijaka u dušičnu kiselinu:

Nitrobacter i Nitrosomonas rekonstituiraju nitrite s amonijem. Uz nitrificirajuće kemotrofe, postoje heterotrofi koji imaju slične procese. To uključuje gljive iz roda Fusamm i bakterije Alcaligenes, Sorinebacterium, Achromoba-kter, Pseudomonas, Arfrobakter. Nocardia oksidira amonij i stvara hidroksilamin, nitrite i nitrate. Kao rezultat, nastaje hidroksamska kiselina.

Dušik je esencijalni sastojak nukleinske kiseline i proteina. Veličine heterotrofne nitrifikacije su ogromne. Stvaraju se proizvodi s toksičnim, otrovnim, kancerogenim, mutagenim i kemoterapijskim djelovanjem. Zbog toga se mnogo pažnje posvećivalo proučavanju procesa i razjašnjavanju njegovog značaja za heterotrofne kulture.

Stvaranje kemijskih spojeva za stvaranje energije je kemosinteza putem koje stanice rastu i razvijaju se. Kemoautotrofni tipovi su uobičajeni u prirodi i opaženi su u tlu i vodenim tijelima. Procesi koje oni proizvode odvijaju se u ogromnim razmjerima i imaju najvažnije značenje u ciklusu dušika.

Znanstvenici prošlog stoljeća vjerovali su da učinak nitrifikatora obogaćuje tlo, jer pretvaraju amonij u nitrate, koje biljke lako apsorbiraju, a također povećavaju apsorpciju minerala. Biljke, koje asimiliraju amonijev dušik i amonijeve ione, bolje su pohranjene u tlu od nitrata. Nastali nitrati zakiseljavaju stanište, iscrpljuju sastav tla u smislu količine dušika.

Ishrana mikroorganizama

Nitrifikacijske bakterije su autotrofi, jer ne koriste egzogenu organsku tvar. Baza s autolizatom kvasca, serinom i glutamatom u niskoj koncentraciji utječe na rast bakterija. To je zbog nitrita u hranjivom mediju. Oksidacija acetata se smanjuje, ali se povećava dodavanje njegovog ugljika proteinima, aminokiselinama i drugim komponentama.

Kao rezultat provedenih studija dobivene su informacije da bakterije prelaze na heterotrofnu prehranu.

Stanište i opasnost

Nitrifikacijske bakterije su česte u okolišu. Prisutni su u tlu, raznim supstratima i vodenim tijelima. Proces njihovog funkcioniranja daje značajan doprinos općem stadiju kretanja dušika u prirodi.

Nitrifikatori žive u jednostavnom mineralnom okruženju koje sadrži supstrat koji se može oksidirati u obliku amonijaka, nitrita i ugljičnog dioksida.

U okolnom svijetu mikroorganizmi prerađuju anorganske tvari i stvaraju uvjete za ishranu biljaka u tlu. Flora je izvor energije za životinje. Čovjek jede biljke i životinje. Ostaci vitalne aktivnosti flore i faune služe kao hrana za bakterije. Ciklus je zatvoren.

Mikroorganizam kao što je Nitrosocystis izoliran je iz voda Atlantika. Spada u obavezne galofile i živi u slanom okruženju. pH (reakcija vodika) za rast bakterija je 8,7, a optimum je 7,5.

Među vrstama Somonas postoje vrste koje imaju temperaturni režim od 26 ili oko 40 °C, te sojevi koji brzo rastu na 4 °C. Povoljna klima je stanište (voda) 24-27 stupnjeva. Mora postojati stalna opskrba kisikom i prisutnost vodene vegetacije.

Najjednostavnije bakterije klasificiraju se kao obvezni aerobi. Da bi oksidirali amonij u dušičnu kiselinu, a dušičnu kiselinu u dušičnu kiselinu, potreban im je kisik. Stanište ne smije sadržavati organske spojeve. Istraživanja su potvrdila destruktivni učinak 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 nastaju hidroksamske kiseline. Bakterije provode proces nitrifikacije različitih spojeva koji sadrže dušik.

Volumen heterotrofne nitrifikacije u posebnim okolnostima može biti katastrofalan. Opasnost je da se stvaraju toksini, mutageni i karcinogeni.

Primjena u raznim poljima

Primjena nitrificirajućih bakterija u raznim područjima donosi svoje prednosti i nedostatke. Mikroorganizmi stvaraju povoljne uvjete za život riba u akvariju, obogaćivanje tla, kao i poljoprivredne procese.

Biološki filter za akvarij

Nitrobakterije igraju važnu ulogu u pretvorbi toksičnog amonijaka u nitrate. Ovo je važno pri pokretanju novog akvarija. Ti mikroorganizmi čine mali udio bakterija i biofiltri su. Uspiju na bilo kojoj površini (filterski medij, tlo ili biljke). Ako alge u akvariju je velika količina, tada se akvarij u potpunosti smatra biofilterom. Važno je stvoriti povoljno okruženje za rast korisnih bakterija.

Nedostatak kisika, višak ugljičnog dioksida, sniženi pH i korištenje dezinficijensa mogu smanjiti populaciju bakterija u akvariju. Bakterije koje nitrifikuju biljke uskraćuju alge prehranu. Žive bakterije za akvarij primjenjuju se tijekom pripreme spremnika za korištenje.

Važnost mikroorganizama je velika, jer pročišćavaju vodu od nečistoća, bioloških i organskih ostataka, sedimenata i izmeta. Stoga je mikroflora u rezervoarima u kojima žive idealna.

Nitrifikacijske bakterije glavni su čistači staništa riba i školjaka. Aktivno se razmnožavaju u okruženju zasićenom amonijem, nitritima, dušikom i amonijakom.

Za pokretanje akvarija koriste se preparati marke "Sera" koji sadrže žive nitrifikatore i vulkansku prašinu - besprijekorno okruženje za brzu reprodukciju i rast. Ovaj se supstrat taloži na dno i postaje dio tla. Nekoliko bakterija kolonizira akvarij odjednom.

Većina proizvoda koji se isporučuju u specijalizirane trgovine za kućne ljubimce sadrže kulture heterotrofnih bakterija.

Značaj za poljoprivredu

Kako bi povećali prinos, poljoprivrednici koriste sve vrste gnojiva koja sadrže nitrifikacijske bakterije.

Tlo je idealan supstrat za procese rasta, razmnožavanja biljaka i živih organizama, stoga je važno održavati njegov ispravan sadržaj i složeni sastav.

Biološku obradu tla provode prirodni čistači - nitrifikacijske bakterije. Ne trebaju im pristup tvari iz vanjskog okruženja - mogu ih samostalno proizvoditi. Na primjer, autotrofne zelene biljke trebaju sunčevu svjetlost, ali nitrobakterije su indiferentne.

Kada su prisutni u tlu, humusu ili vodenom okolišu, oni pretvaraju oslobođeni amonijak u nitrate (sol dušične kiseline). Svaka faza se provodi uz pomoć različitih bakterija.

Proces pretvorbe amonijaka u nitrate:

• Oksidacija amonijaka u nitrit. Ovaj proces se ne odvija od strane jedne vrste bakterija, već različitih. Neke vrste mikroorganizama se pretvaraju u nitrit, dok se druge pretvaraju u nitrate. Važan uvjet trebao bi biti temperatura od 4 stupnja, vlažnost i obilje kisika.
• Oksidacija nitrita u nitrate.

Nitrifikatori imaju pozitivan učinak na tlo, povećavajući njegovu plodnost zbog razgradnje amonijaka. Međutim, znanstvenici su također identificirali negativan utjecaj. Bakterije zakiseljuju tlo, što nije povoljan trenutak, a također zasićuju tlo amonijevim ionima. Nakon toga, tlo se iscrpljuje u količini hranjivih tvari.

Različiti minerali su izvor energije za kemotrofe. Ekosustav je stvoren umjetno, ali za uspješan razvoj pokreću se uspostavljeni procesi koje reguliraju stanovnici rezervoara, na primjer, akvarija.

Unatoč svojoj maloj veličini, ti živi organizmi utječu na svijet oko sebe. Nitrobakterije se nalaze u tlu, moru i slatkoj vodi, igraju važnu ulogu u pročišćavanju otpadnih voda.