Vlastnosti nitrifikačních bakterií (nitrifikátory)

Živé organismy se podle typu výživy dělí na autotrofy a heterotrofy. Posledně jmenované nezávisle budují nové prvky z oxidu uhličitého a dalších anorganických látek. Nitrifikační bakterie jsou známou formou života, často využívanou v běžném životě i domácnostech. Tyto druhy jsou součástí zařízení na čištění akvárií.

Hlavní charakteristika

Zdroje energie, které podporují životní podmínky organismů, určují jejich rozdělení na fotoautotrofy a chemoautotrofy, které jsou závislé na sluneční energii a minerálních složkách. V závislosti na oxidačním činidle chemoautotrofu se uvolňují vodík a nitrifikační bakterie, bakterie síry a železa.

Účel a klasifikace

Na začátku 19. století vědci dokázali, že nitrifikace k biologii patří. K tomu přidali do odpadní vody chloroform.

Mezi autotrofy, které produkují složité organické látky z jednoduchých anorganických molekul, jsou známy organismy, které využívají energii. Jsou to řasy, bakterie, které produkují organickou hmotu z oxidu uhličitého a vody. Přítomnost autotrofů je způsobena přítomností kyslíku a nízkou vlhkostí.

Mezi bakteriemi byly identifikovány organismy, které přijímají energii z oxidace a redukce (chemoautotrofy). Z hlediska fyziologických, biologických a chemických vlastností a významu jsou tyto mikroskopické organismy zajímavé pro určité oblasti zemědělství.

Během studie byl dokončen proces oxidace amoniaku. Vinogradskiy rozdělil nitrifikátory na bakterie, které provádějí první fázi tohoto procesu (oxidace amonia na kyselinu dusitou) a druhou, přeměnu této kyseliny na kyselinu dusičnou. Gramnegativní bakterie jsou klasifikovány jako nitrobakterie.

Zástupci první fáze Nitro:

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

Druh Somonas byl více studován, i když vytvoření skutečných plodin se zdá být obtížné. Buňky jsou oválného tvaru, množí se tvorbou dceřiných prokaryot z mateřské buňky. V důsledku vývoje mikroorganismů v kapalném prostředí existují pohyblivé formy s několika bičíky a nepohyblivé zooglea.

Nitrosostis se vyznačují kulatým tvarem o velikosti až 2 mikrony. Někteří zástupci dosahují 10 mikronů. Pohybujte se díky jednomu bičíku, tvoří zooglea a cysty. Nitrosolobus se rovná 1-1,5 * 1-2,5 mikronu. Buňky jsou rozděleny na části, a proto je vnější tvar nepravidelný.

Buňky Nitrosospira jsou tyčovité nebo svíjející se, o velikosti 0,9-1 * 1,5-2,60 mikronů, mají až 5 bičíků.

Nitro bakterie fáze II:

• Bakterie
• Spina (Záda);
• Kokus.

Škodlivý účinek organických látek na chemoautotrofní organismy byl zaznamenán i ve výzkumu vědců. Nepoužívají exogenní organické prvky a nazývají se obligátní autotrofy. Jednotlivé sloučeniny mohou používat bakterie s omezenými schopnostmi.

Růst Nitrobacter se zlepšuje v přítomnosti kvasinkového autolyzátu dusitanu, pyridoxinu, glutamátu a serinu, pokud jsou do média zavedeny ve slabé koncentraci.

Hlavní struktura nitrifikátorů:

• Vytvořený systém membrán ve formě stohu ve středu buňky, uprostřed.
• Miskovitá struktura, skládající se z několika listů.

Buňky Nitrobacter vypadají jako hruška. Rozmnožujte se pučením. Informace o bakteriích Nitrospina a Nitrokokus jsou omezené.

Z hlediska buněčné struktury jsou studované bakterie podobné jiným gramnegativním mikroorganismům. Některé mají vytvořené systémy vnitřních membrán, které tvoří shluk uprostřed buňky (Nitrosocystis), jsou umístěny paralelně s cytoplazmatickou membránou (Nitrosomonas) nebo tvoří miskovité struktury vrstev (Nitrobacter Vinogradsky). Kyslík je nezbytný pro oxidaci amonia na kyselinu dusičnou:

Nitrobacter a Nitrosomonas rekonstituují dusitany s amoniem. Spolu s nitrifikačními chemotrofy existují heterotrofy, které mají podobné procesy. Patří sem houby z rodu Fusamm a bakterie Alcaligenes, Sorinebacterium, Achromoba-kter, Pseudomonas, Arfrobakter. Nocardia oxiduje amonium za vzniku hydroxylaminu, dusitanů a dusičnanů. V důsledku toho se tvoří kyselina hydroxamová.

Dusík je základní složkou nukleové kyseliny a bílkovin. Velikost heterotrofní nitrifikace je obrovská. Vznikají produkty s toxickými, jedovatými, karcinogenními, mutagenními a chemoterapeutickými účinky. Z tohoto důvodu byla věnována velká pozornost studiu procesu a objasnění jeho významu pro heterotrofní kultury.

Tvorba chemických sloučenin k vytvoření energie je chemosyntéza, jejímž prostřednictvím buňky rostou a vyvíjejí se. Chemoautotrofní typy jsou v přírodě běžné a jsou pozorovány v půdě a vodních útvarech. Procesy, které produkují, se provádějí ve velkém měřítku a mají nejdůležitější význam v cyklu dusíku.

Vědci minulého století věřili, že výkon nitrifikátorů obohacuje půdu, protože přeměňují amonium na dusičnany, které jsou snadno absorbovány rostlinami, a také zvyšují absorpci minerálů. Rostliny, které asimilují amonný dusík a amonné ionty, se lépe skladují v půdě než dusičnany. Vzniklé dusičnany okyselují stanoviště, vyčerpávají složení půdy z hlediska množství dusíku.

Výživa mikroorganismů

Nitrifikační bakterie jsou autotrofy, protože nepoužívají exogenní organickou hmotu. Báze s kvasinkovým autolyzátem, serinem a glutamátem v nízké koncentraci ovlivňuje růst bakterií. To je způsobeno dusitany v živném médiu. Oxidace acetátu se snižuje, ale zvyšuje se přídavek jeho uhlíku k bílkovinám, aminokyselinám a dalším složkám.

V důsledku provedených studií byly získány informace, že bakterie přecházejí na heterotrofní výživu.

Stanoviště a nebezpečí

Nitrifikační bakterie jsou v životním prostředí běžné. Jsou přítomny v půdě, různých substrátech a vodních plochách. Proces jejich fungování významně přispívá k obecné fázi pohybu dusíku v přírodě.

Nitrifikátory žijí v jednoduchém minerálním prostředí obsahujícím oxidovatelný substrát ve formě amonia, dusitanů a oxidu uhličitého.

V okolním světě mikroorganismy zpracovávají anorganické látky a vytvářejí v půdě podmínky pro výživu rostlin. Flóra je pro zvířata zdrojem energie. Člověk jí rostliny a zvířata. Pozůstatky životně důležité činnosti flóry a fauny slouží jako potrava pro bakterie. Cyklus je uzavřen.

Mikroorganismus, jako je Nitrosocystis, je izolován z vod Atlantiku. Patří k obligátním galofilům a žije ve slaném prostředí. pH (vodíková reakce) pro růst bakterií je 8,7 a optimum je 7,5.

Mezi druhy Somonas existují typy, které mají teplotní režim při 26 nebo přibližně 40 ° C, a kmeny, které rychle rostou při 4 ° C. Příznivé klima je stanoviště (voda) 24-27 stupňů. Musí existovat stálý přísun kyslíku a přítomnost vodní vegetace.

Nejjednodušší bakterie jsou klasifikovány jako obligátní aerobní. K oxidaci amonia na kyselinu dusitou a kyseliny dusité na kyselinu dusičnou potřebují kyslík. Stanoviště nesmí obsahovat organické sloučeniny. Studie potvrdily destruktivní účinek glukózy, herbicidů, močoviny, peptonu, glycerinu a dalších organických látek na bakterie.

Některé kmeny nitrobakterií v přítomnosti organické složky oxidují amonium za vzniku hydroxylaminu, dusitanů a dusičnanů. V důsledku takových reakcí se objevují hydroxamové kyseliny. Bakterie provádějí proces nitrifikace různých sloučenin, které obsahují dusík.

Objemy heterotrofní nitrifikace za zvláštních okolností mohou být katastrofální. Nebezpečí je, že se tvoří toxiny, mutageny a karcinogeny.

Aplikace v různých oblastech

Využití nitrifikačních bakterií v různých oblastech přináší své výhody i nevýhody. Mikroorganismy vytvářejí příznivé podmínky pro ryby žijící v akváriu, obohacování půdy a také zemědělské procesy.

Biologický filtr do akvária

Nitrobakterie hrají důležitou roli v přeměně toxického amoniaku na dusičnany. To je důležité při zakládání nového akvária. Tyto mikroorganismy tvoří malý podíl bakterií a jsou biofiltry. Daří se jim na jakémkoli povrchu (filtrační médium, půda nebo rostliny). Li řasy v akváriu je velké množství, pak je akvárium zcela považováno za biofiltr. Je důležité vytvořit příznivé prostředí pro růst prospěšných bakterií.

Nedostatek kyslíku, nadbytek oxidu uhličitého, snížené pH a používání dezinfekčních prostředků mohou snížit bakteriální populaci v akváriu. Rostlinné nitrifikační bakterie připravují řasy o výživu. Živé bakterie pro akvárium se aplikují při přípravě nádrže k použití.

Význam mikroorganismů je velký, protože čistí vodu od nečistot, biologických a organických zbytků, usazenin a výkalů. Ideální je proto mikroflóra v nádržích, kde žijí.

Nitrifikační bakterie jsou hlavními čističi biotopů ryb a měkkýšů. Aktivně se rozmnožují v prostředí nasyceném amoniem, dusitany, dusíkem a amoniakem.

Ke spuštění akvária se používají přípravky značky "Sera", které obsahují živé nitrifikátory a vulkanický prach - bezvadné prostředí pro rychlou reprodukci a růst. Tento substrát se usadí na dně a stane se součástí půdy. Akvárium kolonizuje několik bakterií najednou.

Většina produktů dodávaných do specializovaných obchodů pro zvířata obsahuje kultury heterotrofních bakterií.

Význam pro zemědělství

Pro zvýšení výnosů zemědělci používají všechny druhy hnojiv obsahujících nitrifikační bakterie.

Půda je ideálním substrátem pro procesy růstu, rozmnožování rostlin a živých organismů, proto je důležité udržovat její správný obsah a komplexní složení.

Biologické ošetření půdy je prováděno přírodními čističi – nitrifikačními bakteriemi. Nepotřebují přístup látek z vnějšího prostředí – dokážou si je vyrobit autonomně. Například autotrofní zelené rostliny potřebují sluneční světlo, ale nitrobakterie jsou lhostejné.

Jsou-li přítomny v půdě, humusu nebo vodním prostředí, přeměňují uvolněný amoniak na dusičnany (sůl kyseliny dusičné). Každá fáze se provádí pomocí různých bakterií.

Proces přeměny amoniaku na dusičnany:

• Oxidace amoniaku na dusitany. Tento proces neprobíhá u jednoho typu bakterií, ale u různých. Některé typy mikroorganismů se přeměňují na dusitany, zatímco jiné na dusičnany. Důležitou podmínkou by měla být teplota 4 stupně, vlhkost a dostatek kyslíku.
• Oxidace dusitanů na dusičnany.

Nitrifikátory mají pozitivní vliv na půdu, zvyšují její úrodnost díky odbourávání amonia. Vědci však zjistili i negativní dopad. Bakterie okyselují půdu, což není příznivý okamžik, a také nasycují půdu amonnými ionty. Následně je půda ochuzena o množství živin.

Zdrojem energie pro chemotrofy jsou různé minerály. Ekosystém je vytvořen uměle, ale pro úspěšný vývoj jsou spuštěny zavedené procesy, které jsou regulovány obyvateli nádrže, například akvárium.

Navzdory své malé velikosti tyto živé organismy ovlivňují svět kolem sebe. Nitrobakterie se nacházejí v půdách, v moři a sladké vodě, hrají důležitou roli při čištění odpadních vod.