Что такое нитрифицирующие бактерии
Нитрифицирующие бактерии
Полезное
Смотреть что такое «Нитрифицирующие бактерии» в других словарях:
НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ — почвенные и водные, аэробные бактерии, превращающие аммиак и аммонийные соли в нитраты (виды родов Nitrosomonas, Nitrobacter и др.). См. Нитрификация. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской… … Экологический словарь
нитрифицирующие бактерии — Хемосинтезирующие бактерии, окисляющие аммиак и соли аммония до нитритов и нитратов [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN nitrifying bacteria … Справочник технического переводчика
НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ — превращают аммиак и аммонийные соли в соли азотной кислоты нитраты: нитрозобактерии, нитробактерии. Распространены в почвах и водоемах … Большой Энциклопедический словарь
нитрифицирующие бактерии — превращают аммиак и аммонийные соли в соли азотной кислоты нитраты: нитрозобактерии, нитробактерии. Распространены в почвах и водоёмах. * * * НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ, превращают аммиак и аммонийные соли в соли азотной… … Энциклопедический словарь
нитрифицирующие бактерии — nitrifikatoriai statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Nitritinės (Nitrosomonas genties) ir nitratinės (Nitrobacter genties) bakterijos, paverčiančios amonio druskas nitratais. atitikmenys: angl. nitrifiers; nitrifying bacteria vok … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
Нитрифицирующие бактерии — бактерии, превращающие аммиак и аммонийные соли в нитраты; аэробны, грамотрицательны, подвижны (имеют жгутики); обитают в почве и водоёмах. Выделены и описаны в 1890 рус. микробиологом С. Н. Виноградским (См. Виноградский) (их открытие… … Большая советская энциклопедия
НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ — превращают аммиак и аммонийные соли в соли азотной кислоты нитраты: нитрозобактерии, нитробактерии. Распространены в почвах и водоёмах … Естествознание. Энциклопедический словарь
Бактерии — Кишечная палочка (Escherichia coli) … Википедия
БАКТЕРИИ НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ — проводят реакции окисления восстановленных соединений азота. Представители рода Nitrosomonas окисляют аммиак до нитритов, а бактерии рода Nitrobacter окисляют нитриты до нитратов. Относятся к автотрофным хемосинтезирутощим аэробным… … Геологическая энциклопедия
ХЕМОАВТОТРОФНЫЕ БАКТЕРИИ — По типу питания все организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы, что в переводе с греческого означает «самопитающиеся», могут строить все соединения своих клеток из углекислоты и других неорганических веществ. Источником… … Биологическая энциклопедия
Нитрифицирующие бактерии
Смотреть что такое «Нитрифицирующие бактерии» в других словарях:
Нитрифицирующие бактерии — Еще в 1870 г. Шлезинг и Мюнц (Schloesing, Miintz) доказали, что нитрификация имеет биологическую природу. Для этого они добавляли к сточным водам хлороформ. В результате окисление аммиака прекращалось. Однако специфические микроорганизмы … Биологическая энциклопедия
НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ — почвенные и водные, аэробные бактерии, превращающие аммиак и аммонийные соли в нитраты (виды родов Nitrosomonas, Nitrobacter и др.). См. Нитрификация. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской… … Экологический словарь
нитрифицирующие бактерии — Хемосинтезирующие бактерии, окисляющие аммиак и соли аммония до нитритов и нитратов [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN nitrifying bacteria … Справочник технического переводчика
НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ — превращают аммиак и аммонийные соли в соли азотной кислоты нитраты: нитрозобактерии, нитробактерии. Распространены в почвах и водоемах … Большой Энциклопедический словарь
нитрифицирующие бактерии — превращают аммиак и аммонийные соли в соли азотной кислоты нитраты: нитрозобактерии, нитробактерии. Распространены в почвах и водоёмах. * * * НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ, превращают аммиак и аммонийные соли в соли азотной… … Энциклопедический словарь
нитрифицирующие бактерии — nitrifikatoriai statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Nitritinės (Nitrosomonas genties) ir nitratinės (Nitrobacter genties) bakterijos, paverčiančios amonio druskas nitratais. atitikmenys: angl. nitrifiers; nitrifying bacteria vok … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ — превращают аммиак и аммонийные соли в соли азотной кислоты нитраты: нитрозобактерии, нитробактерии. Распространены в почвах и водоёмах … Естествознание. Энциклопедический словарь
Бактерии — Кишечная палочка (Escherichia coli) … Википедия
БАКТЕРИИ НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ — проводят реакции окисления восстановленных соединений азота. Представители рода Nitrosomonas окисляют аммиак до нитритов, а бактерии рода Nitrobacter окисляют нитриты до нитратов. Относятся к автотрофным хемосинтезирутощим аэробным… … Геологическая энциклопедия
ХЕМОАВТОТРОФНЫЕ БАКТЕРИИ — По типу питания все организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы, что в переводе с греческого означает «самопитающиеся», могут строить все соединения своих клеток из углекислоты и других неорганических веществ. Источником… … Биологическая энциклопедия
СОДЕРЖАНИЕ
Экология
Нитрифицирующие бактерии присутствуют в различных таксономических группах и в наибольшем количестве встречаются там, где присутствует значительное количество аммиака (области с обширным разложением белка и очистные сооружения). Нитрифицирующие бактерии процветают в озерах и речных ручьях с большим количеством сточных и сточных вод, а также пресной воды из-за высокого содержания аммиака.
Окисление аммиака до нитрата
Второй этап этого процесса недавно оказался под вопросом.
Однако недавние результаты показывают, что HAO не производит нитрит как прямой продукт катализа. Вместо этого этот фермент производит оксид азота и три электрона. Затем оксид азота может быть окислен другими ферментами (или кислородом) до нитрита. В этой парадигме необходимо пересмотреть баланс электронов для общего метаболизма.
Нитрит, образующийся на первом этапе автотрофной нитрификации, окисляется до нитрата нитрит-оксидоредуктазой (NXR) (2). Это связанный с мембраной молибдопротеин железа и серы, который является частью цепи переноса электронов, которая направляет электроны от нитрита к молекулярному кислороду. Ферментативные механизмы, задействованные в нитритокисляющих бактериях, менее описаны, чем в окислении аммония. Недавнее исследование (например, Woźnica A. et al., 2013) предлагает новую гипотетическую модель цепи переноса электронов NOB и механизмов NXR (Рисунок 2). В отличие от более ранних моделей, NXR действует на внешней стороне плазматической мембраны, напрямую внося вклад в постулируемый Спиком и соавторами механизм генерации протонного градиента. Тем не менее молекулярный механизм окисления нитрита остается открытым вопросом.
Нитрифицирующие бактерии
СОДЕРЖАНИЕ
Экология [ править ]
Нитрифицирующие бактерии присутствуют в различных таксономических группах и в наибольшем количестве встречаются там, где присутствует значительное количество аммиака (области с обширным разложением белка и очистные сооружения). [3] Нитрифицирующие бактерии процветают в озерах и речных ручьях с большим количеством поступающих и выходящих сточных вод, сточных вод и пресной воды из-за высокого содержания аммиака.
Окисление аммиака до нитрата [ править ]
Второй этап этого процесса недавно оказался под вопросом. [7]
Однако недавние результаты показывают, что HAO не производит нитрит как прямой продукт катализа. Вместо этого этот фермент производит оксид азота и три электрона. Затем оксид азота может быть окислен другими ферментами (или кислородом) до нитрита. В этой парадигме необходимо пересмотреть баланс электронов для общего метаболизма. [7]
Нитрит, образующийся на первом этапе автотрофной нитрификации, окисляется до нитрата под действием нитрит-оксидоредуктазы (NXR) (2). Это связанный с мембраной молибдопротеин железа и серы, который является частью цепи переноса электронов, которая направляет электроны от нитрита к молекулярному кислороду. [ необходима цитата ] Ферментативные механизмы, участвующие в окисляющих нитриты бактериях, менее описаны, чем механизмы окисления аммония. Недавнее исследование (например, Woźnica A. et al., 2013) [9] предлагает новую гипотетическую модель цепи переноса электронов NOB и механизмов NXR (Рисунок 2). В отличие от более ранних моделей [10] NXR действует снаружи плазматической мембраны, напрямую внося свой вклад в постулат Спика [11] и др. механизм генерации протонного градиента. Тем не менее молекулярный механизм окисления нитрита остается открытым вопросом.
Нитрифицирующие бактерии
В 1870 году Шлезинг и Мюнц (Schloesing, Muntz) доказали, что нитрификация имеет биологическую природу. Для этого они добавляли к сточным водам хлороформ. В результате окисление аммиака прекращалось. Однако специфические микроорганизмы, вызывающие этот процесс, были выделены лишь Виноградским. Им же было показано, что хемоавтотрофные нитрификаторы могут быть подразделены на бактерий, осуществляющих первую фазу этого процесса, а именно окисление аммония до азотистой кислоты (NH4+ —> NO2-), и бактерий второй фазы нитрификации, переводящих азотистую кислоту в азотную (NO2- —> NO3-). И те и другие микроорганизмы являются грамотрицательными. Их относят к семейству Nitrobacteriaceae.
Среди бактерий второй фазы нитрификации различают три рода: Nitrobacter, Nitrospina и Nitrococcus.
Большая часть исследований проведена с разными штаммами Nitrobacter, многие из которых могут быть отнесены к Nitrobacter winogradskyi, хотя описаны и другие виды. Бактерии имеют преимущественно грушевидную форму клеток. Как показано Г. А. Заварзиным, размножение Nitrobacter происходит путем почкования, причем дочерняя клетка бывает обычно подвижна, так как снабжена одним латерально расположенным жгутиком. Отмечают также сходство Nitrobacter с почкующимися бактериями рода Hyphomicrobium по составу жирных кислот, входящих в липиды.
По строению клеток исследованные нитрифицирующие бактерии похожи, на другие грамотрицательные микроорганизмы. У некоторых видов обнаружены развитые системы внутренних мембран, которые образуют стопку в центре клетки (Nitrosocystis oceanus), или располагаются по периферии параллельно цитоплазматической мембране (Nitrosomonas europaea), или образуют чашеподобную структуру из нескольких слоев (Nitrobacter winogradskyi). Видимо, с этими образованиями связаны ферменты, участвующие в окислении нитрификаторами специфических субстратов.
Нитрифицирующие бактерии растут на простых минеральных средах, содержащих окисляемый субстрат в виде аммония или нитритов и углекислоту. Источником азота в конструктивных процессах могут быть, кроме аммония, гидроксиламин и нитриты.
Показано также, что Nitrobacter и Nitrosomonas europaea восстанавливают нитриты с образованием аммония.
Такой микроорганизм, как Nitrosocystis oceanus, выделенный из Атлантического океана, относится к облигатным галофилам и растет на среде, содержащей морскую воду. Область значений рН, при которой наблюдается рост разных видов и штаммов нитрифицирующих бактерий, приходится на 6,0-8,6, а оптимальное значение рН чаще всего 7,0-7,5. Среди Nitrosomonas europaea известны штаммы, имеющие температурный оптимум при 26 или около 40° C, и штаммы, довольно быстро растущие при 4° C.
Все известные нитрифицирующие бактерии являются облигатными аэробами. Кислород необходим им как для окисления аммония в азотистую кислоту:
так и для окисления азотистой кислоты в азотную:
Но весь процесс превращения аммония в нитраты происходит в несколько этапов с образованием соединений, где азот имеет разную степень окисленности.
Первым продуктом окисления аммония является гидроксиламин, который, возможно, образуется в результате непосредственного включения в NH+4 молекулярного кислорода:
Однако окончательно механизм окисления аммония до гидроксиламина не выяснен. Превращение гидроксиламина в нитрит:
как предполагают, идет через образование гипонитрита NOH, а также окись азота (NO). Что касается закиси азота (N2O), обнаруживаемой при окислении Nitrosomonas europaea аммония и гидроксиламина, то большинство исследователей считает ее побочным продуктом, образующимся в основном в результате восстановления нитрита.
Исследование окисления Nitrobacter нитрита с использованием в опытах тяжелого изотопа кислорода (18O) показало, что образующиеся нитраты содержат значительно больше 18O, когда меченой является вода, а не молекулярный кислород. Поэтому предполагают, что сначала происходит образование комплекса NO2-H2O, который далее окисляется до NO3-. При этом происходит передача электронов через промежуточные акцепторы на кислород. Весь процесс нитрификации можно представить в виде следующей схемы (рис. 1), отдельные этапы которой требуют, однако, уточнения.
Таким образом происходит обеспечение хемоавтотрофных нитрифицирующих бактерий не только АТФ, но и НАДН, необходимых для усвоения углекислоты и для других конструктивных процессов.
Согласно расчетам эффективность использования свободной энергии Nitrobacter может составлять 6,0-50,0%, a Nitrosomonas — и больше.
Ассимиляция углекислоты происходит в основном в результате функционирования пентозофосфатного восстановительного цикла углерода, иначе называемого циклом Кальвина. Итог его выражают следующим уравнением:
где [CH2O] означает образующиеся органические вещества, имеющие уровень восстановленности углеродов. Однако в действительности в результате ассимиляции углекислоты через цикл Кальвина и другие реакции, прежде всего путем карбоксилирования фосфоенолпирувата, образуются не только углеводы, но и все другие компоненты клеток — белки, нуклеиновые кислоты, липиды и т. д. Показано также, что Nitrococcus mobilis и Nitrobacter winogradskyi могут образовывать в качестве запасных продуктов поли-?-оксибутират и гликогеноподобный полисахарид. Такое же соединение обнаружено в клетках Nitrosolobus multiformis. Кроме углеродсодержащих запасных веществ, нитрифицирующие бактерии способны накапливать полифосфаты, входящие в состав метахроматиновых гранул.
Недавно установлено также, что некоторые штаммы Nitrobacter растут на среде с ацетатом и дрожжевым автолизатом не только в присутствии, но и в отсутствие нитрита, хотя и медленно. При наличии нитрита окисление ацетата подавляется, но включение его углерода в разные аминокислоты, белок и другие компоненты клеток увеличивается. Имеются, наконец, данные, что возможен рост Nitrosomonas и Nitrobacter на среде с глюкозой в диализируемых условиях, которые обеспечивают удаление продуктов ее метаболизма, оказывающих ингибиторное действие на данные микроорганизмы. На основании этого делается вывод о способности нитрифицирующих бактерий переключаться на гетеротрофный образ жизни. Однако для окончательных выводов необходимо большее число экспериментов. Важно прежде всего выяснить, как долго нитрифицирующие бактерии могут расти в гетеротрофных условиях при отсутствии специфических окисляемых субстратов.
Хемоавтотрофные нитрифицирующие бактерии имеют широкое распространение в природе и встречаются как в почве, так и в разных водоемах. Осуществляемые ими процессы могут происходить весьма в крупных масштабах и имеют существенное значение в круговороте азота в природе. Раньше считали, что деятельность нитрификаторов всегда способствует плодородию почвы, поскольку они переводят аммоний в нитраты, которые легко усваиваются растениями, а также повышают растворимость некоторых минералов. Сейчас, однако, взгляды на значение нитрификации несколько изменились. Во-первых, показано, что растения усваивают аммонийный азот и ионы аммония лучше удерживаются в почве, чем нитраты. Во-вторых, образование нитратов иногда приводит к нежелательному подкислению среды. В-третьих, нитраты могут восстанавливаться в результате денитрификации до N2, что приводит к обеднению почвы азотом.
Показано, что Arthrobacter sp. окисляет в присутствии органических субстратов аммоний с образованием гидроксиламина и далее нитритов и нитратов. Кроме того, может образовываться гидроксамовая кислота. У ряда бактерий выявлена способность осуществлять нитрификацию органических азотсодержащих соединений: амидов, аминов, оксимов, гидроксаматов, нитросоединений и др. Пути их превращения представляют следующим образом:
Размеры гетеротрофной нитрификации в некоторых случаях бывают довольно большие. Кроме того, при этом образуются некоторые продукты, обладающие токсичным, канцерогенным, мутагенным действием и соединения с химиотерапевтическим эффектом. Поэтому исследованию данного процесса и выяснению его значения для гетеротрофных микроорганизмов сейчас уделяют значительное внимание.