Caracteristicile bacteriilor nitrificatoare (nitrificatoare)

Organismele vii sunt împărțite în autotrofe și heterotrofe în funcție de tipul de nutriție. Aceștia din urmă construiesc în mod independent noi elemente din dioxid de carbon și alte substanțe anorganice. Bacteriile nitrificatoare sunt o formă de viață bine-cunoscută, adesea folosită în viața de zi cu zi și în gospodării. Aceste specii sunt incluse în dispozitivele de curățare a acvariilor.

Caracteristica principală

Sursele de energie care susțin condițiile de viață ale organismelor determină împărțirea acestora în fotoautotrofe și chimioautotrofe, care depind de energia solară și componentele minerale. În funcție de agentul de oxidare al chimioautotropului, se eliberează hidrogen și bacterii nitrificante, bacteriile cu sulf și fier.

Scop și clasificare

La începutul secolului al XIX-lea, oamenii de știință au demonstrat că nitrificarea aparține biologiei. Pentru a face acest lucru, au adăugat cloroform în apa uzată.

Printre autotrofele care produc substanțe organice complexe din molecule anorganice simple, sunt cunoscute organisme care folosesc energie. Acestea sunt alge, bacterii care produc materie organică din dioxid de carbon și apă. Prezența autotrofelor se datorează prezenței oxigenului și umidității scăzute.

Printre bacterii au fost identificate organisme care primesc energie din oxidare și reducere (chimioautotrofe). Din punct de vedere al proprietăților și semnificației fiziologice, biologice și chimice, aceste organisme microscopice prezintă interes pentru anumite domenii ale agriculturii.

În timpul studiului, procesul de oxidare a amoniacului a fost finalizat. Vinogradskiy a împărțit nitrificatorii în bacterii care efectuează prima etapă a acestui proces (oxidarea amoniului în acid azotic), iar a doua, conversia acestui acid în acid azotic. Bacteriile Gram negative sunt clasificate ca nitrobacterii.

Reprezentanții primei faze a Nitro:

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

Specia Somonas a fost studiată mai mult, deși crearea de culturi reale pare a fi dificilă. Celulele au formă ovală, se înmulțesc prin formarea procariotelor fiice din celula mamă. Ca urmare a dezvoltării microorganismelor în mediu lichid, apar forme mobile cu mai mulți flageli și zooglee imobile.

Nitrosotis se caracterizează printr-o formă rotundă, de până la 2 microni. Unii reprezentanți ajung la 10 microni. Mișcă-te datorită unui flagel, formează zooglee și chisturi. Nitrosolobus este egal cu 1-1,5 * 1-2,5 microni. Celulele sunt împărțite în părți și, prin urmare, forma exterioară este neregulată.

Celulele Nitrosospira au formă de bastonaș sau zdruncinate, au dimensiunea de 0,9-1 * 1,5-2,60 microni, au până la 5 flageli.

Bacteriile Nitro de faza II:

• Bacter
• Spina (Spate);
• Coccus.

Efectul nociv al substanțelor organice asupra organismelor chimioautotrofe a fost, de asemenea, observat în cercetările oamenilor de știință. Nu folosesc elemente organice exogene și sunt numiți autotrofi obligatorii. Compușii individuali pot fi utilizați de bacterii cu capacități limitate.

Creșterea Nitrobacter se îmbunătățește în prezența nitritului autolizat de drojdie, piridoxină, glutamat și serină, dacă acestea sunt introduse în mediu într-o concentrație slabă.

Structura principală a nitrificatorilor:

• Sistem format de membrane sub formă de stivă în centrul celulei, în mijloc.
• Structură asemănătoare cupei, constând din mai multe frunze.

Celulele Nitrobacter arată ca o peră. Reproduce prin înmugurire. Informațiile despre bacteriile Nitrospina și Nitrokokus sunt limitate.

Din punct de vedere al structurii celulare, bacteriile studiate sunt similare cu alte microorganisme gram-negative. Unii au format sisteme de membrane interne care formează o stivă în mijlocul celulei (Nitrosocystis), sunt plasate paralel cu membrana citoplasmatică (Nitrosomonas) sau formează o structură de straturi asemănătoare cupei (Nitrobacter Vinogradsky). Oxigenul este esențial pentru oxidarea amoniului în acid azotic:

Nitrobacter și Nitrosomonas reconstituie nitriții cu amoniu. Alături de chimiotrofei nitrificatori, există heterotrofe care au procese similare. Acestea includ ciuperci din genul Fusamm și bacterii Alcaligenes, Sorinebacterium, Achromoba-kter, Pseudomonas, Arfrobakter. Nocardia oxidează amoniul pentru a crea hidroxilamină, nitriți și nitrați. Ca rezultat, se formează acid hidroxamic.

Azotul este un constituent esențial al acidului nucleic și al proteinei. Mărimile nitrificării heterotrofe sunt enorme. Sunt create produse cu efecte toxice, otrăvitoare, cancerigene, mutagene și chimioterapeutice. Din acest motiv, s-a acordat multă atenție studiului procesului și clarificării semnificației acestuia pentru culturile heterotrofe.

Formarea compușilor chimici pentru a crea energie este chimiosinteza prin care celulele cresc și se dezvoltă. Tipurile chimioautotrofe sunt comune în natură și sunt observate în sol și în corpurile de apă. Procesele pe care le produc se desfășoară la scară uriașă și au cel mai important sens în ciclul azotului.

Oamenii de știință din secolul trecut credeau că performanța nitrificatorilor îmbogățește solul, deoarece transformă amoniul în nitrați, care sunt ușor absorbiți de plante și, de asemenea, măresc absorbția mineralelor. Plantele, asimilând azotul de amoniu și ionii de amoniu, sunt mai bine depozitate în sol decât nitrații. Nitrații formați acidifică habitatul, epuizează compoziția solului în ceea ce privește cantitatea de azot.

Nutriția microorganismelor

Bacteriile nitrificatoare sunt autotrofe, deoarece nu folosesc materie organică exogenă. Baza cu autolizat de drojdie, serină și glutamat în concentrație scăzută influențează creșterea bacteriană. Acest lucru se datorează nitriților din mediul nutritiv. Oxidarea acetatului este redusă, dar adăugarea carbonului său la proteine, aminoacizi și alte componente crește.

În urma studiilor efectuate, s-a obținut informații că bacteriile trec la alimentația heterotrofă.

Habitat și pericol

Bacteriile nitrificatoare sunt frecvente în mediu. Sunt prezente în sol, diferite substraturi și corpuri de apă. Procesul de funcționare a acestora aduce o contribuție semnificativă la stadiul general al mișcării azotului în natură.

Nitrifitoarele trăiesc într-un mediu mineral simplu care conține un substrat oxidabil sub formă de amoniu, nitriți și dioxid de carbon.

În lumea înconjurătoare, microorganismele procesează substanțe anorganice și creează condiții pentru nutriția plantelor în sol. Flora este o sursă de energie pentru animale. Omul mănâncă plante și animale. Rămășițele activității vitale a florei și faunei servesc drept hrană pentru bacterii. Ciclul este închis.

Un microorganism precum Nitrosocystis este izolat din apele Atlanticului. Aparține galofililor obligați și trăiește într-un mediu sărat. pH-ul (reacția cu hidrogen) pentru creșterea bacteriană este 8,7, iar optimul este 7,5.

Printre speciile Somonas, există tipuri care au un regim de temperatură la 26 sau aproximativ 40 ° C și tulpini care cresc rapid la 4 ° C. O climă favorabilă este habitatul (apa) 24-27 de grade. Trebuie să existe un aport constant de oxigen și prezența vegetației acvatice.

Cele mai simple bacterii sunt clasificate drept aerobe obligatorii. Pentru a oxida amoniul în acid azotat și acidul azotat în acid azotic, au nevoie de oxigen. Habitatul nu trebuie să conțină compuși organici. Studiile au confirmat efectul distructiv al glucozei, erbicidelor, ureei, peptonei, glicerinei și altor substanțe organice asupra bacteriilor.

Unele tulpini de nitrobacterii, în prezența unei componente organice, oxidează amoniul, creând hidroxilamină, nitriți și nitrați. În urma unor astfel de reacții, apar acizi hidroxamici. Bacteriile realizează procesul de nitrificare a diverșilor compuși care conțin azot.

Volumele de nitrificare heterotrofică în circumstanțe speciale pot fi dezastruoase. Pericolul este că se formează toxine, mutageni și agenți cancerigeni.

Aplicație în diverse domenii

Utilizarea bacteriilor nitrificatoare în diverse domenii aduce avantajele și dezavantajele acesteia. Microorganismele creează condiții favorabile pentru peștii care trăiesc în acvariu, îmbogățirea solului, precum și procesele agricole.

Filtru biologic pentru acvariu

Nitrobacteriile joacă un rol important în transformarea amoniacului toxic în nitrați. Acest lucru este important atunci când începeți un nou acvariu. Aceste microorganisme alcătuiesc o proporție mică de bacterii și sunt biofiltre. Se dezvoltă pe orice suprafață (medii filtrante, sol sau plante). Dacă alge există o cantitate mare în acvariu, atunci acvariul este considerat complet un biofiltru. Este important să se creeze un mediu favorabil pentru creșterea bacteriilor benefice.

Deficiența de oxigen, excesul de dioxid de carbon, pH-ul scăzut și utilizarea dezinfectanților pot reduce populația de bacterii din acvariu. Bacteriile nitrificatoare ale plantelor privează algele de nutriție. Bacteriile vii pentru acvariu sunt aplicate în timpul pregătirii rezervorului pentru utilizare.

Importanța microorganismelor este mare, deoarece purifică apa de impurități, reziduuri biologice și organice, sedimente și fecale. Prin urmare, microflora din rezervoarele în care trăiesc este ideală.

Bacteriile nitrificante sunt principalii agenti de curatare a habitatelor de pesti si crustacee. Se reproduc activ într-un mediu saturat cu amoniu, nitriți, azot și amoniac.

Pentru lansarea acvariului se folosesc preparate marca „Sera”, care conțin nitrificatori vii și praf vulcanic – un mediu impecabil pentru reproducere și creștere rapidă. Acest substrat se așează pe fund și devine parte a solului. Mai multe bacterii colonizează acvariul deodată.

Majoritatea produselor furnizate magazinelor specializate de animale de companie conțin culturi de bacterii heterotrofe.

Semnificație pentru agricultură

Pentru a crește recoltele, fermierii folosesc tot felul de îngrășăminte care conțin bacterii nitrificante.

Solul este un substrat ideal pentru procesele de creștere, reproducere a plantelor și a organismelor vii, de aceea este important să se mențină conținutul corect și compoziția complexă.

Tratarea biologică a solului este efectuată de agenți de curățare naturali - bacterii nitrificatoare. Nu au nevoie de accesul substantelor din mediul extern – le pot produce autonom. De exemplu, plantele verzi autotrofe au nevoie de lumina soarelui, dar nitrobacteriile sunt indiferente.

Când sunt prezente în sol, humus sau mediul acvatic, ele transformă amoniacul eliberat în nitrați (sare de acid azotic). Fiecare etapă se desfășoară cu ajutorul diferitelor bacterii.

Procesul de conversie a amoniacului în nitrați:

• Oxidarea amoniacului la nitriți. Acest proces are loc nu de către un singur tip de bacterii, ci de diferite. Unele tipuri de microorganisme sunt transformate în nitriți, în timp ce altele sunt transformate în nitrat. O condiție importantă ar trebui să fie o temperatură de 4 grade, umiditatea și o abundență de oxigen.
• Oxidarea nitriților la nitrat.

Nitrifitoarele au un efect pozitiv asupra solului, crescând fertilitatea acestuia din cauza descompunerii amoniului. Cu toate acestea, oamenii de știință au identificat și un impact negativ. Bacteriile acidifică solul, care nu este un moment favorabil și, de asemenea, saturează solul cu ioni de amoniu. Ulterior, solul este epuizat în cantitatea de nutrienți.

O varietate de minerale sunt o sursă de energie pentru chimiotrofe. Ecosistemul este creat artificial, dar pentru o dezvoltare cu succes sunt lansate procese stabilite, care sunt reglementate de locuitorii rezervorului, de exemplu, un acvariu.

În ciuda dimensiunilor lor mici, aceste organisme vii afectează lumea din jurul lor. Nitrobacteriile se găsesc în sol, în mare și în apa dulce, joacă un rol important în tratarea apelor uzate.