Beslenme türüne bağlı olarak bilinen tüm canlı organizmalar iki büyük türe ayrılır: heterotroflar ve ototroflar. İkincisinin ayırt edici bir özelliği, karbondioksit ve diğer inorganik maddelerden bağımsız olarak yeni elementler oluşturma yetenekleridir.

Hayati fonksiyonlarını destekleyen enerji kaynakları, fotoototroflara (kaynak - ışık) ve kemoototroflara (kaynak - mineraller) bölünmelerini belirler. Ve kemoototofitlerin oksitlediği substratın adına bağlı olarak, hidrojen ve nitrifikasyon bakterilerinin yanı sıra kükürt ve demir bakterilerine ayrılırlar.

Bu makale, aralarında en yaygın olan grup olan nitrofing bakterilere odaklanacaktır.

Keşif tarihi

19. yüzyılın ortalarında Alman bilim adamları nitrifikasyon sürecinin biyolojik olduğunu kanıtladılar. Deneysel olarak, kanalizasyon suyuna kloroform eklenmesinin amonyağın oksidasyonunu durdurduğunu gösterdiler. Ancak bunun neden olduğunu açıklayamadılar.

Bu, birkaç yıl sonra Rus bilim adamı Vinogradsky tarafından yapıldı. Nitrifikasyon sürecine kademeli olarak katılan iki bakteri grubunu belirledi. Böylece bir grup bakteri amonyumun nitröz asite oksidasyonunu sağlarken, ikinci grup bakteri de nitrik asite dönüşümünden sorumluydu. Bu süreçte yer alan tüm nitrifikasyon bakterileri gram negatiftir.

Oksidasyon sürecinin özellikleri

Amonyum oksidasyonu ile nitrit oluşumu süreci, NH grubunun değişen derecelerde oksidasyonuna sahip nitrojen içeren bileşiklerin oluşturulduğu birkaç aşamaya sahiptir.

Amonyum oksidasyonunun ilk ürünü hidroksilamindir. Büyük olasılıkla, NH4 grubuna moleküler oksijenin dahil edilmesi nedeniyle oluşur, ancak bu süreç kesin olarak kanıtlanmamıştır ve tartışmalı olmaya devam etmektedir.

Hidroksilamin daha sonra nitrite dönüştürülür. Muhtemelen proses, nitröz oksit salınımı ile NOH (hiponitrit) oluşumu yoluyla meydana gelir. Bu durumda bilim insanları, nitritin indirgenmesi nedeniyle nitröz oksit üretiminin, sentezin sadece bir yan ürünü olduğunu düşünüyor.

Denitrofikasyon, kimyasal elementlerin üretimine ek olarak büyük miktarda enerji açığa çıkarır. Heterotrofik aerobik organizmalarda olanlara benzer şekilde, bu durumda ATP moleküllerinin sentezi, elektronların oksijene aktarılmasının bir sonucu olarak redoks işlemleriyle ilişkilidir.

Nitritin oksidasyonu sırasında ters elektron taşınması süreci önemli bir rol oynar. Elektronlarının zincire dahil edilmesi doğrudan sitokromlarda (C tipi ve/veya A tipi) meydana gelir ve bu oldukça büyük bir enerji harcaması gerektirir. Sonuç olarak, kemoototrofik nitrifikasyon bakterileri, karbondioksit oluşturma ve asimile etme süreçlerinde kullanılan gerekli enerji kaynağıyla tamamen sağlanır.

Nitrifikasyon bakteri türleri

Nitrifikasyonun ilk aşamasında dört nitrobakteri türü yer alır:

• nitrozomonaslar;
• nitrosistis;
• nitrosolubus;
• nitrosospira.

Bu arada, önerilen görüntüde nitrifikasyon bakterilerini görebilirsiniz (mikroskop altında fotoğraf).

Deneysel olarak, kültürlerden birini aralarından ayırmak oldukça zordur ve çoğu zaman tamamen imkansızdır, dolayısıyla bunların değerlendirilmesi ağırlıklı olarak kapsamlıdır. Listelenen mikroorganizmaların tümü 2-2,5 mikrona kadar bir boyuta sahiptir ve ağırlıklı olarak oval veya yuvarlak şekillidir (çubuk şeklindeki Nitrospira hariç). Flagella nedeniyle ikili bölünme ve yönlendirilmiş hareket yeteneğine sahiptirler.

Nitrifikasyonun ikinci aşaması şunları içerir:

• Nitrobacter cinsi;
• nitrospin cinsi;
• nitrokok.

Adını kaşifi Winogradsky'den alan, Nitrbacter cinsinin en çok incelenen bakteri türü. Bu nitrifikasyon bakterileri armut biçimli hücrelere sahiptir ve hareketli (kamçı nedeniyle) bir yavru hücrenin oluşumuyla tomurcuklanarak çoğalırlar.

Bakterilerin yapısı

İncelenen nitrifikasyon bakterileri diğer gram-negatif mikroorganizmalara benzer bir hücresel yapıya sahiptir. Bazıları hücrenin merkezinde bir yığın oluşturan oldukça gelişmiş bir iç zar sistemine sahipken, diğerleri daha çok çevre üzerinde bulunur veya birkaç tabakadan oluşan kase şeklinde bir yapı oluşturur. Görünüşe göre, belirli substratların nitrifikasyon maddeleri tarafından oksidasyonu sürecine katılan enzimler bu oluşumlarla ilişkilidir.

Nitrifikasyon bakterilerinin beslenme türü

Nitrobakteriler zorunlu ototroflardır çünkü ekzojen organik maddeleri kullanamazlar. Ancak nitrifikasyon bakterilerinin bazı suşlarının bazı organik bileşikleri kullanma yeteneği deneysel olarak gösterilmiştir.

Düşük konsantrasyonlarda maya otolizatları, serin ve glutamat içeren bir substratın nitrobakterilerin büyümesini uyardığı bulunmuştur. İşlem çok daha yavaş ilerlemesine rağmen, bu durum hem nitritin varlığında hem de besin ortamında nitritin yokluğunda meydana gelir. Tersine, nitrit varlığında asetatın oksidasyonu bastırılır, ancak karbonunun proteine, çeşitli amino asitlere ve diğer hücresel bileşenlere dahil edilmesi önemli ölçüde artar.

Çoklu deneylerin sonucunda nitrifikasyon bakterilerinin hala heterotrofik beslenmeye geçebileceğine dair kanıtlar elde edildi, ancak bu koşullarda ne kadar verimli ve ne kadar uzun süre var olabilecekleri henüz bilinmiyor. Şu ana kadar veriler bu konuda kesin sonuçlara varmaya yetecek kadar çelişkili.

Nitrifikasyon bakterilerinin habitatı ve önemi

Nitrifikasyon bakterileri kemoototroflardır ve doğada yaygın olarak bulunurlar. Her yerde bulunurlar: toprakta, çeşitli yüzeylerde ve ayrıca su kütlelerinde. Yaşam aktivitelerinin süreci, doğadaki genel nitrojen döngüsüne büyük katkı sağlar ve aslında çok büyük oranlara ulaşabilir.

Örneğin Atlantik Okyanusu'ndan izole edilen Nitrocystis oceanus gibi bir mikroorganizma zorunlu halofildir. Yalnızca deniz suyunda veya onu içeren alt tabakalarda bulunabilir. Bu tür mikroorganizmalar için sadece habitat değil aynı zamanda pH ve sıcaklık gibi sabitler de önemlidir.

Bilinen tüm nitrifikasyon bakterileri zorunlu aeroblar olarak sınıflandırılır. Amonyumun nitröz asite ve nitröz asidin nitrik asite oksitlenmesi için oksijene ihtiyaçları vardır.

Yaşam koşulları

Bilim adamlarının keşfettiği bir diğer önemli nokta ise nitrifikasyon bakterilerinin yaşadığı ortamın organik madde içermemesi gerektiğiydi. Bu mikroorganizmaların prensip olarak dışarıdan gelen organik bileşikleri kullanamayacağı yönünde bir teori ortaya atılmıştır. Hatta onlara zorunlu ototroflar bile deniyordu.

Daha sonra glikoz, üre, pepton, gliserol ve diğer organiklerin nitrifikasyon bakterileri üzerindeki zararlı etkileri defalarca kanıtlandı, ancak deneyler durmuyor.

Nitrifikasyon bakterilerinin toprak için önemi

Yakın zamana kadar nitrifikasyon maddelerinin toprak üzerinde faydalı bir etkiye sahip olduğuna, amonyumu nitratlara parçalayarak toprağın verimliliğini arttırdığına inanılıyordu. İkincisi sadece bitkiler tarafından iyi emilmekle kalmaz, aynı zamanda belirli minerallerin çözünürlüğünü de arttırır.

Ancak son yıllarda bilimsel görüşlerde değişiklikler yaşandı. Tanımlanan mikroorganizmaların toprak verimliliği üzerindeki olumsuz etkisi ortaya çıktı. Nitrat oluşturan nitrifikasyon bakterileri, çevreyi asitleştirir ki bu her zaman olumlu bir şey değildir ve ayrıca toprağın amonyum iyonlarıyla doygunluğunu nitratlardan daha fazla tetikler. Ayrıca, nitratlar (denitrifikasyon işlemi sırasında) N2'ye indirgenme özelliğine sahiptir ve bu da toprağın nitrojen tükenmesine yol açar.

Nitrifikasyon bakterilerinin tehlikeleri nelerdir?

Bazı nitrobakteri türleri, organik bir substratın varlığında amonyumu oksitleyerek hidroksilamin ve ardından nitritler ve nitratlar oluşturabilir. Bu tür reaksiyonlar sonucunda hidroksamik asitler de oluşabilmektedir. Ayrıca, bir dizi bakteri, nitrojen içeren çeşitli bileşiklerin (oksimler, aminler, amidler, hidroksamatlar ve diğer nitro bileşikleri) nitrifikasyon işlemini gerçekleştirir.

Belirli koşullar altında heterotrofik nitrifikasyonun ölçeği sadece çok büyük değil, aynı zamanda çok zararlı da olabilir. Tehlike, bu tür dönüşümler sırasında toksik maddelerin, mutajenlerin ve kanserojenlerin oluşmasında yatmaktadır. Bu nedenle bilim adamları bu konuyu incelemek için yakın işbirliği içinde çalışıyorlar.

Her zaman elinizin altında biyolojik filtre

Nitrifikasyon bakterileri soyut bir kavram değil, çok yaygın bir yaşam biçimidir. Üstelik insanlar tarafından sıklıkla kullanılırlar.

Örneğin akvaryumlara yönelik biyolojik filtreler tam olarak bu bakterileri içerir. Bu tür temizlik, mekanik temizlik kadar daha ucuzdur ve emek yoğun değildir, ancak aynı zamanda nitrifikasyon bakterilerinin büyümesini ve hayati aktivitesini sağlamak için belirli koşullara uyumu gerektirir.

Onlar için en uygun mikro iklim, 25-26 santigrat derece ortam sıcaklığı (bu durumda su), sabit bir oksijen akışı ve su bitkilerinin varlığıdır.

Tarımda nitrifikasyon bakterileri

Çiftçiler verimliliği artırmak amacıyla nitrifikasyon bakterileri içeren çeşitli gübreler kullanıyor.

Bu durumda toprağın beslenmesi nitrobakteriler ve azotobakteriler tarafından sağlanır. Bu bakteriler, oksidasyon işlemi sırasında oldukça büyük miktarda enerji oluşturan gerekli maddeleri topraktan ve sudan çıkarır. Bu, elde edilen enerjinin karbondioksit ve sudan organik kökenli karmaşık moleküller oluşturmak için kullanıldığı kemosentez sürecidir.

Bu mikroorganizmalar için çevreden besin almaları gerekmez; bunları bağımsız olarak üretebilirler. Yani aynı zamanda ototrof olan yeşil bitkiler güneş ışığına ihtiyaç duyuyorsa nitrifikasyon bakterileri için de gerekli değildir.

Toprak kendi kendini temizler

Toprak sadece bitkilerin değil birçok canlı organizmanın büyümesi ve çoğalması için ideal bir substrattır. Bu nedenle normal durumu ve dengeli bileşimi son derece önemlidir.

Toprağın biyolojik olarak arıtılmasının da nitrifikasyon bakterileri tarafından sağlandığı unutulmamalıdır. Toprakta, rezervuarlarda veya humusta bulunarak diğer mikroorganizmalar ve atık organik maddeler tarafından salınan amonyağı nitratlara (daha kesin olarak nitrik asit tuzlarına) dönüştürürler. Tüm süreç iki aşamadan oluşur:

1. Amonyağın nitrite oksidasyonu.
2. Nitritin nitrata oksidasyonu.

Üstelik her aşama ayrı mikroorganizma türleri tarafından sağlanır.

Sözde kısır döngü

Enerjinin dolaşımı ve Dünya'daki yaşamın sürdürülmesi, tüm canlıların belirli varoluş yasalarına uyulması nedeniyle mümkündür. İlk bakışta neden bahsettiğimizi anlamak zor ama aslında her şey oldukça basit.

Bir okul ders kitabından aşağıdaki resmi hayal edelim:

1. İnorganik maddeler mikroorganizmalar tarafından işlenerek toprakta bitkilerin büyümesi ve beslenmesi için uygun koşullar yaratılır.
2. Bunlar da çoğu otobur için yeri doldurulamaz bir enerji kaynağıdır.
3. Bu yaşam bağlantısının bir sonraki zinciri, enerjileri dolayısıyla otçul benzerleri olan yırtıcılardır.
4. İnsanların apeks yırtıcıları olduğu biliniyor, bu da hem bitki hem de hayvan yaşamından enerji alabileceğimiz anlamına geliyor.
5. Ve bitki ve hayvanlara ait yaşamsal aktivite kalıntılarımız, mikroorganizmalar için besin maddesi görevi görür.

Böylece, sürekli işleyen ve Dünya'daki tüm yaşamın yaşamını sağlayan bir kısır döngü elde edilir. Bu ilkeleri bilerek, doğanın ve tüm canlıların gücünün ne kadar çok yönlü ve gerçekten sınırsız olduğunu hayal etmek zor değildir.

Çözüm

Bu yazımızda biyolojide nitrifikasyon bakterileri nedir sorusuna cevap vermeye çalıştık. Gördüğünüz gibi, bu mikroorganizmaların hayati aktivitesi, işleyişi ve etkisine dair inkar edilemez kanıtlara rağmen, hala daha fazla deneysel araştırma gerektiren birçok tartışmalı konu var.

Nitrifikasyon bakterileri kemotroflar olarak sınıflandırılır. Çeşitli mineraller onlar için enerji kaynağı görevi görür. Mikroskobik boyutlarına rağmen bu canlı organizmaların çevrelerindeki dünya üzerinde büyük etkileri vardır.

Bilindiği gibi kemotroflar substratta (toprak veya su) bulunan organik bileşikleri asimile edemezler. Tam tersine yaşayan ve işleyen bir hücrenin oluşmasını sağlayacak yapı malzemesini üretirler.

Beslenme türüne bağlı olarak canlı organizmalar ototroflara ve heterotroflara ayrılır. İkincisi bağımsız olarak karbondioksit ve diğer inorganik maddelerden yeni elementler oluşturur. Nitrifikasyon bakterileri, günlük yaşamda ve evlerde sıklıkla kullanılan, iyi bilinen bir yaşam biçimidir. Bu türler akvaryum temizleme cihazlarının içerisinde yer almaktadır.

Akvaryumu temizlemek için nitrifikasyon bakterileri kullanılır

Temel özellikleri

Organizmaların yaşam koşullarını destekleyen enerji kaynakları, onların güneş enerjisine ve mineral bileşenlere bağlı olan fotoototroflara ve kemoototroflara bölünmelerini belirler. Kemoototrofun oksitleyici maddesine bağlı olarak hidrojen ve nitrifikasyon bakterileri, kükürt ve demir bakterileri izole edilir.

Amaç ve sınıflandırma

19. yüzyılın başında bilim adamları nitrifikasyonun biyolojiyle ilgili olduğunu kanıtladılar. Bunu yapmak için atık suya kloroform eklediler.

Basit inorganik moleküllerden karmaşık organik madde üreten ototroflar arasında enerji kullanan organizmalar bilinmektedir. Bunlar, karbondioksit ve sudan organik maddeler üreten algler, bakterilerdir. Ototrofların varlığı oksijenin ve düşük nemin varlığına bağlıdır.

Bakteriler arasında oksidasyon ve redüksiyondan enerji alan organizmalar (kemoototroflar) tespit edilmiştir. Fizyolojik, biyolojik ve kimyasal özellikleri ve önemleri nedeniyle bu mikroskobik organizmalar tarımın belirli alanlarının ilgisini çekmektedir.

Çalışma sırasında amonyak oksidasyon işlemi tamamlandı. Winogradsky, nitrifikasyonu bu sürecin ilk aşamasını (amonyumun nitröz asite oksidasyonu) ve ikinci aşamayı - bu asidin nitrik asite geçişini - gerçekleştiren bakterilere ayırdı. Gram negatif bakteriler nitrobakteriler olarak sınıflandırılır.

Nitro'nun ilk aşamasının temsilcileri:

• Somonlar (Somonlar);
• Socystis (Sosistis);
• Solobus (Solobus);
• Sospira (Sospira).

Gerçek kültürlerin yaratılması zor görünse de Somonas türleri daha fazla araştırılmıştır. Hücreler oval şekillidir ve ana hücreden yavru prokaryotlar oluşturarak çoğalırlar. Mikroorganizmaların sıvı ortamda gelişmesi sonucu çok sayıda kamçılı hareketli formlar ve hareketsiz zooglealar ortaya çıkar.

Nitrososaistis, boyutu 2 mikrona kadar olan yuvarlak bir şekil ile karakterize edilir. Bazı temsilciler 10 mikrona ulaşıyor. Bir flagellum sayesinde hareket ederler ve zooglealar ve kistler oluştururlar. Nitrosolobus 1−1,5*1−2,5 mikrona eşittir. Hücreler parçalara bölünmüştür ve bu nedenle dış şekli düzensizdir.

Nitrosospira hücreleri çubuk şeklinde veya kıvrıktır, 0,9−1*1,5−2,60 μm boyutundadır ve en fazla 5 kamçıya sahiptir.

Nitro faz iki bakteri:

• Bakteri (Bakteri);
• Spina (Arka);
• Coccus (Kafkas).

Organik maddelerin kemoototrofik organizmalar üzerindeki zararlı etkileri bilimsel araştırmalarda da dikkat çekmektedir. Ekzojen organik elementler kullanmazlar ve zorunlu ototroflar olarak adlandırılırlar. Bakteriler sınırlı yeteneklere sahip bireysel bileşikleri kullanabilir.

Nitrobacter büyümesi, ortama düşük konsantrasyonlarda eklendikleri takdirde, maya otolizatı nitrit, piridoksin, glutamat ve serin varlığında gelişir.

Nitrifikasyon maddelerinin ana yapısı:

• Hücrenin ortasında, yığın şeklinde oluşturulmuş bir zar sistemi.
• Birkaç yapraktan oluşan fincan benzeri bir yapı.

Nitrobacter hücreleri armut gibi görünür. Tomurcuklanarak çoğalırlar. Nitrospin ve Nitrococus bakterileri hakkındaki bilgiler sınırlıdır.

Çalışılan bakterilerin hücre yapısı diğer gram negatif mikroorganizmalara benzer. Bazıları, hücrenin ortasında bir yığın oluşturan (Nitrososaistis), sitoplazma zarına paralel yerleştirilen (Nitrosomonas) veya fincan benzeri bir katman yapısı oluşturan (Nitrobacter winogradsky) iç zar sistemleri oluşturmuştur. Oksijen, amonyumun nitrik asite oksidasyonu için önemlidir:

Nitrobacter ve Nitrosomonas nitritleri amonyumla yeniden oluşturur. Nitrifikasyon kemotroflarının yanı sıra benzer işlemlere sahip heterotroflar da vardır. Bunlar Fusam cinsinden mantarları ve Alcaligenes, Sorinebacterium, Achromobacter, Pseudomonas, Arfrobacter bakterilerini içerir. Nocardia, hidroksilamin, nitritler ve nitratlar oluşturmak için amonyağı oksitler. Sonuç olarak hidroksamik asit oluşur.

Azot, nükleik asit ve proteinde bulunan önemli bir elementtir. Heterotrofik nitrifikasyonun büyüklüğü çok büyüktür. Toksik, zehirli, kanserojen, mutajenik ve kemoterapötik etkileri olan ürünler yaratılıyor. Bu nedenle sürecin incelenmesine ve bunun heterotrofik ürünler için öneminin aydınlatılmasına çok önem verilmiştir.

Enerji yaratmak için kimyasal bileşiklerin oluşumu, hücrelerin büyüyüp geliştiği kemosentezdir. Kemoototrofik tipler doğada yaygındır ve toprakta ve su kütlelerinde gözlenir. Yaptıkları işlemler çok büyük ölçekte gerçekleşir ve en önemli anlamı nitrojen döngüsünde taşır.

Geçen yüzyılın bilim adamları, nitrifikasyon maddelerinin verimliliğinin toprağı zenginleştirdiğine, çünkü bunların amonyumu bitkiler tarafından kolayca emilen nitratlara dönüştürdüğüne ve aynı zamanda mineral alımını artırdığına inanıyorlardı. Amonyum nitrojeni ve amonyum iyonlarını özümseyen bitkiler toprakta nitratlara göre daha iyi depolanır. Ortaya çıkan nitratlar çevreyi asitlendirir ve toprak bileşimini nitrojen açısından tüketir.

Mikroorganizmaların beslenmesi

Nitrifikasyon bakterileri ototroflardır çünkü ekzojen organik maddeler kullanmazlar. Düşük konsantrasyonda maya otolizatı, serin ve glutamat içeren bir baz, bakterilerin büyümesini etkiler. Bunun nedeni yetiştirme ortamındaki nitrittir. Asetatın oksidasyonu azalır, ancak karbonunun proteine, amino asitlere ve diğer bileşenlere eklenmesi artar.

Yapılan çalışmalar sonucunda bakterilerin heterotrofik beslenmeye geçtiği bilgisi elde edildi.

Habitat ve tehlike

Nitrifikasyon bakterileri çevrede yaygındır. Toprakta, çeşitli substratlarda ve su kütlelerinde bulunurlar. İşleyiş süreci doğadaki nitrojen hareketinin genel aşamasına önemli katkı sağlar.

Nitrifikasyon maddeleri, amonyum, nitrit ve karbondioksit formunda oksitlenebilir bir substrat içeren basit bir mineral ortamda yaşar.

Çevredeki dünyada mikroorganizmalar inorganik maddeleri işler ve topraktaki bitkilerin beslenmesi için koşullar yaratır. Hayvanların enerji kaynağı floradır. İnsan bitki ve hayvanları yer. Flora ve faunanın hayati aktivitesinin kalıntıları bakteriler için besin görevi görür. Döngü kapanır.

Atlantik sularından Nitrososaistis gibi bir mikroorganizma izole edildi. Zorunlu halofildir ve tuzlu ortamlarda yaşar. Bakteri büyümesi için pH (hidrojen reaksiyonu) seviyesi 8,7'dir ve optimal değer 7,5'tir.

Somonas türleri arasında, 26 veya 40 °C sıcaklık rejimine sahip yaygın türleri ve 4 °C'de hızla çoğalan türleri vardır. Elverişli bir iklim, 24−27 derecelik habitattır (su). Oksijene istikrarlı erişim ve suda yaşayan bitki örtüsünün varlığı olmalıdır.

Protozoa bakterileri zorunlu aeroblar olarak sınıflandırılır. Amonyumun nitröz asite ve nitröz asidin nitrik asite oksitlenmesi için oksijene ihtiyaçları vardır. Habitat organik bileşikler içermemelidir. Çalışmalar glikozun, herbisitlerin, ürenin, peptonun, gliserolün ve diğer organik maddelerin bakteriler üzerindeki yıkıcı etkisini doğrulamıştır.

Bazı nitrobakteri türleri, organik bir bileşenin varlığında amonyumu oksitleyerek hidroksilamin, nitritler ve nitratlar oluşturur. Bu tür reaksiyonlar sonucunda hidroksamik asitler ortaya çıkar. Bakteriler, nitrojen içeren çeşitli bileşiklerin nitrifikasyon işlemini gerçekleştirir.

Özel koşullar altında heterotrofik nitrifikasyonun miktarı yıkıcı olabilir. Tehlike, toksinlerin, mutajenlerin ve kanserojenlerin oluşmasıdır.

Çeşitli alanlarda uygulama

Nitrifikasyon bakterilerinin çeşitli alanlarda kullanımının kendine has avantaj ve dezavantajları bulunmaktadır. Mikroorganizmalar balıkların akvaryumda yaşaması, toprağı zenginleştirmesi ve tarımsal işlemler için uygun koşullar yaratır.

Akvaryum için biyolojik filtre

Nitrobakteriler toksik amonyağın nitratlara dönüştürülmesinde önemli bir rol oynar. Yeni bir akvaryuma başlarken bu önemlidir. Bu mikroorganizmalar bakterilerin küçük bir kısmını oluşturur ve biyofiltre görevi görür. Herhangi bir yüzeyde (filtre ortamı, toprak veya bitkiler) çoğalırlar. Akvaryumda çok miktarda alg varsa, akvaryum tamamen bir biyofiltre olarak kabul edilir. Yararlı bakterilerin büyümesi için uygun bir ortam yaratmak önemlidir.

Oksijen eksikliği, karbondioksit fazlalığı, pH'ın düşürülmesi ve dezenfektanların kullanılması akvaryumdaki bakteri popülasyonunu azaltabilir. Bitkilerdeki nitrifikasyon bakterileri algleri besinsiz bırakır. Tankı kullanıma hazırlarken canlı akvaryum bakterileri kullanılır.

Mikroorganizmaların önemi büyüktürÇünkü suyu kirletici maddelerden, biyolojik ve organik kalıntılardan, tortulardan ve dışkılardan arındırırlar. Bu nedenle yaşadıkları tanklardaki mikroflora idealdir.

Nitrifikasyon bakterileri, balık ve kabuklu deniz hayvanlarının yaşadığı alanların ana temizleyicileridir. Amonyum, nitrit, nitrojen ve amonyakla doyurulmuş bir ortamda aktif olarak çoğalırlar.

Bir akvaryumu başlatmak için, hızlı üreme ve büyüme için kusursuz bir ortam olan canlı nitrifikasyon maddeleri ve volkanik toz içeren Sülfür markasının müstahzarları kullanılır. Bu substrat dibe çöker ve toprağın bir parçası haline gelir. Akvaryumda aynı anda birkaç bakteri kolonize olur.

Özel evcil hayvan mağazalarına tedarik edilen ürünlerin çoğu, heterotrofik bakteri kültürleri içerir.

Tarıma yönelik çıkarımlar

Çiftçiler verimliliği artırmak amacıyla nitrifikasyon bakterisi içeren her türlü gübreyi kullanıyor.

Toprak, bitkilerin ve canlı organizmaların büyüme, üreme süreçleri için ideal bir substrattır, bu nedenle doğru içeriğini ve karmaşık bileşimini korumak önemlidir.

Biyolojik toprak arıtımı, doğal temizleyiciler - nitrifikasyon bakterileri tarafından gerçekleştirilir. Dış ortamdan maddelere erişime ihtiyaç duymazlar; bunları bağımsız olarak üretebilirler. Örneğin, ototrofik yeşil bitkilerin güneş ışığına ihtiyacı vardır, ancak nitrobakteriler buna kayıtsızdır.

Toprakta, humusta veya su ortamlarında mevcut olduklarında açığa çıkan amonyağı nitratlara (nitrik asit tuzu) dönüştürürler. Her aşama farklı bakteriler kullanılarak gerçekleştirilir.

Amonyağı nitratlara dönüştürme işlemi:

• Amonyağın nitrite oksidasyonu. Bu süreç tek bir bakteri türünde değil, farklı bakteri türlerinde gerçekleşir. Bazı mikroorganizma türleri nitrite, bazıları ise nitrata dönüşür. Önemli bir durum 4 derece sıcaklık, nem ve bol oksijen olmalıdır.
• Nitritin nitrata oksidasyonu.

Nitrifikasyon maddeleri toprak üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir ve amonyumun parçalanması nedeniyle verimliliğini artırır. Ancak bilim insanları olumsuz bir etkiyi de tespit etti. Bakteriler toprağı asitlendirir ki bu hiç de hoş bir durum değildir ve aynı zamanda toprağı amonyum iyonlarıyla doyurur. Daha sonra toprağın besin maddeleri tükenir.

Kemotrofların enerji kaynağı çeşitli minerallerdir. Ekosistem yapay olarak yaratılır, ancak başarılı bir gelişme için, düzenlemesi rezervuar sakinleri, örneğin bir akvaryum tarafından yürütülen yerleşik süreçler başlatılır.

Küçük boyutlarına rağmen bu canlı organizmalar etraflarındaki dünyayı etkiliyor. Nitrobakteriler toprakta, denizde ve tatlı suda yaygın olarak bulunur ve atık su arıtımında önemli bir rol oynar.

Organik maddenin ayrışması sırasında toprakta, gübrede ve suda oluşan amonyak, hızla nitro ve ardından nitrik asite oksitlenir. Bu işleme nitrifikasyon denir.

19. yüzyılın ortalarına kadar, daha doğrusu L. Pasteur'ün çalışmalarından önce, nitrat oluşumu olgusu, amonyak oksidasyonunun atmosferik oksijenle kimyasal reaksiyonu olarak açıklanmış ve toprağın kimyasal bir rol oynadığı varsayılmıştı. katalizör. L. Pasteur nitrat oluşumunun mikrobiyolojik bir süreç olduğunu öne sürdü. Bu varsayımın ilk deneysel kanıtı 1879'da T. Schlesing ve A. Münz tarafından elde edildi. Bu araştırmacılar atık suyu uzun bir kum ve CaCO3 kolonundan geçirdiler. Filtreleme sırasında amonyak yavaş yavaş ortadan kayboldu ve nitratlar ortaya çıktı. Kolonun ısıtılması veya antiseptik eklenmesi amonyağın oksidasyonunu durdurdu.

Ancak ne adı geçen araştırmacılar ne de nitrifikasyon çalışmalarına devam eden mikrobiyologlar nitrifikasyon patojenlerinin kültürlerini izole edemediler. Sadece 1890-1892'de. S. N. Vinogradsky, özel bir teknik kullanarak saf nitrifikasyon kültürlerini izole etti. S. N. Vinogradsky, nitrifikasyon bakterilerinin organik maddeler içeren sıradan besin ortamlarında çoğalmadığı varsayımını yaptı. Bu oldukça doğruydu ve seleflerinin başarısızlıklarını açıklıyordu. Nitrifikasyon maddelerinin, çevredeki organik bileşiklerin varlığına karşı çok duyarlı olan kemolitoototroflar olduğu ortaya çıktı. Bu mikroorganizmalar mineral besin ortamı kullanılarak izole edildi.

S. N. Vinogradsky nitrifikasyonun iki grubu olduğunu tespit etti - bir grup amonyağı nitröz asite oksitler (NH4+→NO2-) - nitrifikasyonun ilk aşaması, diğeri nitröz asidi nitrik asite oksitler (NO2-→NO3-) - ikinci aşama nitrifikasyon.

Her iki grubun bakterileri şu anda Nitrobacteriaceae familyasında sınıflandırılmaktadır. Bunlar tek hücreli gram negatif bakterilerdir. Nitrifikasyon bakterileri arasında çubuk şeklinde, elipsoidal, küresel, kıvrımlı ve loblu, pleomorfik gibi çok farklı morfolojilere sahip türler vardır. Farklı Nitrobacteriaceae türlerinin hücre boyutları, genişliği 0,3 ila 1 µm ve uzunluğu 1 ila 6,5 ​​µm arasında değişir. Polar, subpolar ve peritrichial flagelasyona sahip hareketli ve hareketsiz formlar vardır. Tomurcuklanarak çoğalan Nitrobacter hariç, esas olarak bölünerek çoğalırlar. Hemen hemen tüm nitrifikasyon maddeleri, farklı türlerin hücrelerinde şekil ve konum bakımından önemli ölçüde değişen, iyi gelişmiş bir intrasitoplazmik membran sistemine sahiptir. Bu zarlar fotosentetik mor bakterilerinkine benzer.

Nitrifikasyonun ilk aşamasının bakterileri beş cinsle temsil edilir: Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus ve Nitrosovibrio. Bugüne kadar ayrıntılı olarak incelenen tek mikroorganizma Nitrosomonas europaea'dır.

Nitrosomonaslar 0,8 - 1X1-2 mikron ölçülerinde kısa oval çubuklardır. Sıvı kültürde Nitrosomonaslar bir dizi gelişim aşamasından geçer. İki ana olanı, hareketli bir form ve hareketsiz bir zooglea ile temsil edilir. Hareketli formda bir subpolar flagellum veya bir flagella demeti bulunur. Nitrosomonas'a ek olarak, nitrifikasyonun ilk aşamasına neden olan diğer bakteri cinslerinin temsilcileri de tanımlanmıştır.

Nitrifikasyonun ikinci aşaması Nitrobacter, Nitrospira ve Nitrococcus cinslerinin temsilcileri tarafından gerçekleştirilir. En fazla sayıda çalışma Nitrobacter winogradskii ile gerçekleştirilmiştir ancak diğer türler de tanımlanmıştır (Nitrobacter agilis, vb.).

Nitrobacter uzun, kama veya armut şeklindedir ve daha dar ucu genellikle gaga benzeri bir şekle kıvrılır. G. A. Zavarzin'in araştırmasına göre, Nitrobacter üremesi tomurcuklanma yoluyla gerçekleşir ve yanal bir flagelluma sahip olduğu için yavru hücre genellikle hareketlidir. Gelişim döngüsündeki hareketli ve hareketsiz aşamaların değişimi bilinmektedir. Nitrifikasyonun ikinci aşamasına neden olan diğer bakteriler de tanımlanmıştır.

Nitrifikasyon bakterileri genellikle amonyak veya nitritler (oksitlenebilir substratlar) ve karbondioksit (ana karbon kaynağı) içeren basit mineral ortamlarda kültürlenir. Bu organizmalar nitrojen kaynağı olarak amonyak, hidroksilamin ve nitritleri kullanır.

Nitrifikasyon bakterileri pH 6-8,6'da gelişir, optimum pH 7,5-8'dir. 6'nın altındaki ve 9,2'nin üzerindeki pH değerlerinde bu bakteriler gelişmez. Nitrifikasyon maddelerinin geliştirilmesi için en uygun sıcaklık 25-30°C'dir. Farklı Nitrosomonas europaea suşlarının sıcaklıkla ilişkisi üzerine yapılan bir çalışma, bazılarının 26°C veya yaklaşık 40°C'de optimum gelişime sahip olduğunu, diğerlerinin ise 4°C'de oldukça hızlı büyüyebildiğini gösterdi.

Nitrifikasyon maddeleri zorunlu aeroblardır. Oksijenin yardımıyla amonyağı nitröz asite (nitrifikasyonun ilk aşaması) oksitlerler:

NH4++11/22О2→NO2-+H2O+2H+

Ve sonra nitröz asitten nitrik asite (nitrifikasyonun ikinci aşaması):

NO2-+1/2O2→NO3-

Nitrifikasyon işleminin birkaç aşamada gerçekleştiğine inanılmaktadır. Amonyak oksidasyonunun ilk ürünü hidroksillerdir ve bu daha sonra nitroksite (NOH) veya peroksonitrite (ONOOH) dönüştürülür ve bu da daha sonra nitrit veya nitrit ve nitrata dönüştürülür.

Nitroksil, hidroksilamin gibi, görünüşe göre hiponitrite dimerleşebilir veya nitrifikasyon işleminin bir yan ürünü olan nitröz oksit N2O'ya dönüşebilir.

İlk reaksiyona (amonyumdan hidroksilamin oluşumu) ek olarak, sonraki tüm dönüşümlere, mikrobiyal hücrelerin CO2'yi bağlaması ve diğer biyosentetik işlemler için gerekli olan ATP formundaki yüksek enerjili bağların sentezi eşlik eder.

Nitrifikasyon maddeleri tarafından CO2'nin sabitlenmesi, indirgeyici pentoz fosfat döngüsü veya Calvin döngüsü yoluyla gerçekleşir. Karbondioksitin sabitlenmesinin bir sonucu olarak, yalnızca karbonhidratlar oluşmaz, aynı zamanda bakteriler için önemli olan diğer bileşikler de oluşur - proteinler, nükleik asitler, yağlar vb.

Yakın zamana kadar var olan fikirlere göre nitrifikasyon bakterileri zorunlu kemolitoototroflar olarak sınıflandırılıyordu.

Artık nitrifikasyon bakterilerinin bazı organik maddeleri kullanma yeteneğini gösteren veriler elde edildi. Böylece, maya otolizatı, piridoksin, glutamik asit ve serinden elde edilen nitritin varlığında Nitrobacter'in büyümesi üzerinde uyarıcı bir etki kaydedildi. Bu nedenle nitrifikasyon bakterilerinin ototrofik beslenmeden heterotrofik beslenmeye geçiş yeteneğine sahip olduğu varsayılmaktadır. Nitrifikasyon bakterileri, geleneksel besin ortamlarında hala büyüyemez, çünkü bu tür ortamlarda bulunan büyük miktardaki kolayca sindirilebilir organik maddeler, bunların gelişimini geciktirir.

Bu bakterilerin laboratuvar koşullarında organik maddeye karşı olumsuz tutumu, doğal ortamlarıyla çelişiyor gibi görünmektedir. Nitrifikasyon bakterilerinin örneğin çernozemlerde, gübrede, kompostlarda, yani çok fazla organik maddenin bulunduğu yerlerde iyi geliştiği bilinmektedir.

Bununla birlikte, topraktaki kolayca oksitlenebilen karbon miktarını, nitrifikasyon maddelerinin mahsullerde muhafaza ettiği organik madde konsantrasyonlarıyla karşılaştırırsak, bu çelişki kolayca ortadan kaldırılır.Böylece, topraktaki organik madde esas olarak hümik maddelerle temsil edilir; Çernozemdeki toplam karbonun %71-91'i ve sindirilebilir suda çözünebilen organik madde, toplam karbonun %0,1'inden fazlasını oluşturmaz. Sonuç olarak nitrifikasyon yapanlar toprakta büyük miktarlarda kolayca sindirilebilen organik maddeyle karşılaşmazlar.

Nitrifikasyon sürecinin aşamalı doğası, sözde metabiyozun, yani bir mikroorganizmanın hayati aktivitesinin israfı üzerine birbiri ardına gelişmesi durumunda mikropların bu tür trofik ilişkilerinin tipik bir örneğidir. Gösterildiği gibi, amonifiye edici bakterilerin atık ürünü olan amonyak, Nitrosomonas tarafından kullanılır ve en son oluşan nitritler, Nitrobacter için yaşam kaynağı görevi görür.

Nitrifikasyonun tarım için önemi ile ilgili soru ortaya çıkıyor. Nitrat birikimi farklı topraklarda farklı oranlarda meydana gelir. Ancak bu süreç doğrudan toprağın verimliliğine bağlıdır. Toprak ne kadar zengin olursa, o kadar fazla nitrik asit birikebilir. Nitrifikasyon kapasitesine bağlı olarak toprakta bitkilerin kullanabileceği azotun belirlenmesine yönelik bir yöntem vardır. Bu nedenle nitrifikasyonun yoğunluğu toprağın tarımsal özelliklerini karakterize etmek için kullanılabilir.

Aynı zamanda nitrifikasyon sırasında yalnızca bir bitki besin maddesinin (amonyak) başka bir forma (nitrik asit) dönüşümü gerçekleşir. Ancak nitratların bazı istenmeyen özellikleri vardır. Amonyum iyonu toprak tarafından emilirken, nitrik asit tuzları kolaylıkla yıkanarak dışarı atılır. Ayrıca nitratlar, toprağın nitrojen rezervlerini de tüketen denitrifikasyon yoluyla N2'ye indirgenebilir. Bütün bunlar nitratların bitkiler tarafından kullanım oranını önemli ölçüde azaltır. Bir bitki organizmasında nitrik asit tuzlarının sentez için kullanıldığında indirgenmesi gerekir, bu da enerji gerektirir. Amonyum doğrudan kullanılır. Bu bağlamda, bakteri nitrifikasyonun aktivitesini baskılayan ve diğer organizmalara zararsız olan spesifik inhibitörlerin kullanılmasıyla nitrifikasyon işleminin yoğunluğunun yapay olarak azaltılmasına yönelik yaklaşımlar hakkında soru gündeme gelmektedir.

Bazı heterotrofik mikroorganizmaların nitrifikasyon yapabildiğine dikkat edilmelidir. Heterotrofik nitrifikasyon maddeleri arasında Pseudomonas, Arthrobacter, Corynebacterium, Nocardia cinsinden bakteriler ve Fusarium, Aspergillus, Penicillium, Cladosporium cinsinden bazı mantarlar bulunur. Arthrobacter sp. Amonyağı organik substratların varlığında oksitleyerek hidroksilamini ve ardından nitrit ve nitratı oluşturur.

Bazı bakteriler, amidler, aminler, hidroksamik asitler, nitro bileşikleri (alifatik ve aromatik), oksimler vb. gibi nitrojen içeren organik maddelerin nitrifikasyonuna neden olabilir.

Heterotrofik nitrifikasyon doğal koşullarda (toprak, rezervuarlar ve diğer substratlar) meydana gelir. Özellikle atipik koşullarda (örneğin, alkali toprakta yüksek miktarda organik C - ve N - bileşiği vb. olduğunda) baskın bir önem kazanabilir. Heterotrofik mikroorganizmalar bu atipik koşullar altında yalnızca nitrojen oksidasyonuna katkıda bulunmakla kalmaz, aynı zamanda toksik maddelerin oluşumuna ve birikmesine de neden olabilir; kanserojen ve mutajenik etkileri olan maddelerin yanı sıra kemoterapötik etkileri olan bileşikler. Bu bileşiklerin bir kısmı nispeten düşük konsantrasyonlarda bile insanlara ve hayvanlara zararlı olduğundan, doğal koşullarda oluşumları dikkatle araştırılmalıdır.

Nitrifikasyon

Giriş açıklamaları. Altında nitrifikasyon Amonyağın nitrit ve nitrata oksidasyonunu anlayın. Bu dönüşümler iki aşamada gerçekleşir. Bunlara esas olarak iki cins nitrifikasyon bakterileri neden olur:

Nitrosomonas: NH + 4 + l"/ 2 O 2 → NO - 2 + 2H + H 2 O

nitrobakter: HAYIR - 2 + "/ 2 O 2 → HAYIR - 3

Nitrifikasyon cihazları, karbondioksiti asimile etmek için amonyak ve nitritin oksidasyonu sırasında açığa çıkan enerjiyi kullanır. Bu işlemi gerçekleştiren bakteriler kemolitoototroflar olarak sınıflandırılır ve zorunlu aeroblardır.

Nitrifikasyonun ilk aşaması. Bakterileri tanımlamak için Nitrifikasyonun ilk aşaması ve topraktaki bağıl miktarının belirlenmesi, jel plakalar üzerinde Winogradsky yöntemini kullanır (bkz. 7.2.1).

Yıkanmış ve kaynatılmış silisik asit jel plakaları (Petri kaplarında) 3-5 ml Winogradsky ortamına batırılır. Ortamın mineral bazı aşağıdaki bileşime sahiptir (g/200 ml damıtılmış su): (NH4)2SO4 - 2,0; K2 NRO 4 - 1.0; MgS04 - 0,5; NaCl - 0,4; FeS047H20 - 0,4; MgCO3 veya CaCO3 - 5,0. Azot kaynağı (NH4)2SO4 - 2 g En iyi sonuçlar (NH4)2S04'ün fosfor-amonyum-magnezyum tuzu - NH4 MgPO4 · MgCO3 ile değiştirilmesiyle elde edilir; Ayrıca ortamı hazırlamadan önce CaCO3'ün steril bir havanda havan tokmağı ile öğütülmesi önemlidir.

Kaplardaki besin ortamı, MgCO3 veya CaCO3 katmanının eşit dağılımı nedeniyle oluşan beyaz parlak bir emaye yüzeyi oluşana kadar 40-50 ºС'de buharlaştırılır. Bu maddelerden herhangi birinin bir tabakası, nitrifikasyon işleminin bir göstergesi olarak hizmet eder, çünkü jel üzerinde nitrifikasyon bakterilerinin geliştiği yerlerde, bu mikroorganizmaların bulunduğu karbonat çözünme bölgeleri görünür.

İki saat camının alınarak alevde sterilize edildiği plakaların emaye yüzeyine belirli sayıda taze toprak topakları serilir. Daha sonra saat camlarından birine toprak konur, diğerine damıtılmış su dökülür. Uzatılmış uçlu bir çubuk kullanarak, ateşin üzerinden hafifçe geçirip suyla nemlendirdikten sonra, toprak topaklarını (1-2 mm çapında) tutun ve bunları bir şablon kullanarak emaye plakaların yüzeyine yerleştirin.

Bardaklar nemli bir odaya yerleştirilir ve 28-30 ºС sıcaklıktaki bir termostata yerleştirilir. Bir süre sonra (7, 14, 21 gün sonra), nitrifikasyon bakterilerinin aktivitesine bağlı olarak, tek tek toprak topaklarının çevresinde tebeşir çözünme bölgeleri belirir, bu da toprak topaklarının nitrifikasyon bakterileri ile aşırı büyüdüğünü gösterir.

Kaplar çıkarılır ve analiz edilir: toprak topaklarının nitrifikasyon bakterileri ile kirlenme derecesi belirlenir (% olarak), temsilcilerinin morfolojisi ve atık ürünler incelenir.

Toprak topaklarının kirlenme derecesi aşağıdaki gibi belirlenir. Bardak üzerine serilen toprak topaklarının toplam sayısı %100 olarak alınır. Daha sonra tebeşir çözünme bölgelerini oluşturan toprak topaklarının sayısı sayılarak bunların toplam toprak topaklarının yüzde kaçını oluşturduğu belirlenir. Elde edilen değer topraktaki nitrifikasyon bakterilerinin mutlak sayısı hakkında fikir vermez. Bununla birlikte, farklı toprak topaklarının kirlenme derecesini karşılaştırırsanız, bu gösterge hangi toprağın daha fazla nitrifikasyon bakterisi içerdiğine karar vermenizi sağlayacaktır.

İle atık ürünleri tanımlayın nitrifikasyonun ilk aşamasının bakterileri, temiz bir neşterle, tebeşirin çözündüğü bölgelerden ve tebeşirin çözünmediği yerlerden 3 parça jeli kesin, bunları ayrı ayrı beyaz porselen bir tabağın oyuklarına veya porselen kaplara yerleştirin. . Öncelikle tebeşirin çözülmediği kontrol alanlarındaki jel parçalarıyla testler yapılır. Amonyak testi Nessler reaktifi ile gerçekleştirilir: jel, amonyak varlığını gösteren sarımsı-turuncu bir renk alır. Daha sonra gerçekleştirin nitrit testi Griess reaktifi veya çinko-iyot-nişastası ile %10'luk bir sülfürik asit damlası ekleyerek: jel değişmeden kalır, bu da nitritin olmadığını gösterir.

Tebeşir çözünme bölgelerinden (veya MgCO3) alınan jel parçalarıyla da benzer testler yapılır. Bu durumda Nessler reaktifi ile amonyağa verilen reaksiyon negatiftir, yani. jel lekelenmez. Griess reaktifi jeli kırmızıya boyar ve asidik bir ortamda çinko-iyot-nişastası onu koyu maviye çevirir, bu da nitröz asidin görünümünü gösterir.

Patojenleri tanımak Nitrifikasyonun ilk aşamasında tebeşir çözünme bölgelerinden iğne ile bir miktar malzeme alınarak renkli bir preparat hazırlanır. Mikroskopi yaparken sıfıra benzer oval hücreleri tespit edebilirsiniz - Nitrosomonas(Şekil 23) ve Nitrosospira. Birincisi eski ekilebilir topraklarda, ikincisi ise bakir topraklarda bulunur. Ni Avrupa topraklarında daha yaygındır Trosomonas Avrupa

Nitrifikasyonun ikinci aşaması. Nitrifikasyonun ikinci aşamasına neden olan bakteriler, birinci aşama kültürü olan kaplarda, termostatta daha uzun süre tutulduğunda gözlemlenebilir. Amonyak ortadan kalktıktan sonra ortaya çıkan nitrit, nitrata oksitlenebilir. Bu, ortamda nitritin kaybolması ve nitratın ortaya çıkmasıyla kolayca doğrulanabilir. Bunu yapmak için, temiz bir neşterle iki parça jel kesilir, porselen kuyucuklara yerleştirilir ve nitritin yok olması, asidik bir ortamda Griess reaktifi veya çinko-iyot nişastası ile negatif reaksiyonla değerlendirilir. Jelin başka bir parçasıyla, konsantre sülfürik asit çözeltisi içinde difenilamin ile nitrat için bir test gerçekleştirilir. Nitrik asit varlığında jel koyu mavi bir renk alır (nitratın difenilamin ile reaksiyonu yalnızca nitrit yokluğunda gerçekleştirilir).

Bu süre zarfında, kabın yüzeyinden alınan tebeşirin çözünme yerlerinden hazırlanan bir preparatta, nitrifikasyonun ikinci aşamasının patojenleri - küçük, hafif kavisli ve köşeli hücreler - tespit edilebilir. Nitrobakter.

Nitrifikasyon bakterilerinde kemosentez etkinliğinin çok düşük olması nedeniyle hücre kütlelerinin büyümesi önemsizdir ve alışılagelmiş şekilde hazırlanan preparatlarda her zaman tespit edilmez veya tespit edilmesi zordur.

Tepper'e göre nitrifikasyonun her iki aşamasındaki bakterilerin tanımlanması. Nitrifikasyonun her iki aşamasındaki bakterileri jel plakalar üzerindeki kültürden tanımlamak için özel bir teknik geliştirildi. Nitrifikasyon işlemlerinin yapıldığı bir bardağa 6-8 ml musluk suyu dikkatlice dökülür ve bakteriler yüzeye çıkar. Temiz, yağsız bir cam slaytla suyun yüzeyine dokunursanız üzerinde nitrifikasyon bakterileri kalacaktır. Kurutulup sabitlendikten sonra preparat fuksin ile boyanır ve daldırma sistemiyle mikroskop altında incelenir.

Nitrifikasyonun birinci ve ikinci aşamalarının gerçekleştiği kaplardan elde edilen preparatlarda, hem nitrifikasyon bakterisi cinsinin temsilcileri hem de onların arkadaşları, özellikle de cinsin bakterileri kolaylıkla tespit edilebilir. Baktoderma her zaman nitrifikasyonun ikinci aşamasına eşlik eder.

Sürecin özel olarak izlenmesi için Nitrifikasyonun ikinci aşamasında deney jel plakalar üzerinde de gerçekleştirilebilir. Aşağıdaki bileşime sahip 2-3 ml besin ortamı (g/200 ml damıtılmış su) ile emprenye edilirler: NaN02 - 1,0; Na2C03 (susuz) - 1,0; NaCl – 0,5; K2HP04 - 0,5; MgS047H20 - 0,5; FeSQ4 7H20 - 0,4.

Ortam, serbest su kaybolana ve önceki deneyde olduğu gibi jelin yüzeyine toprak topakları yayılana kadar 50 ° C'de buharlaştırılır. Daha sonra 28-30 ºC'de 20-30 gün inkübasyondan sonra yukarıda anlatıldığı gibi analiz edilirler.

). İlk kez, bu bakterilerin saf kültürleri, kemolitoototrofik doğalarını belirleyen S.N. Vinogradsky tarafından 1892'de elde edildi. Bergi'nin Bakterilerin Belirleyicisi kitabının IX baskısında, tüm nitrifikasyon bakterileri Nitrobacteraceae familyasına tahsis edilmiş ve gerçekleştirdikleri sürecin hangi aşamasına bağlı olarak iki gruba ayrılmıştır. İlk aşama - amonyum tuzlarının nitröz asit tuzlarına (nitritler) oksidasyonu - amonyumu oksitleyen bakteriler (Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosolobus, vb.) tarafından gerçekleştirilir:

NH4+ + 1,5O2, NO2- + H2O + 2H+'ya dönüşür

NO2- + 1/2*O2 NO3-'e girer

Nitrifikasyon bakterileri grubu, hücrelerin şekli ve boyutu, üreme yöntemleri, hareketli formların kırbaçlanma türü, hücresel yapının özellikleri, GC-DNA bazlarının molar içeriği ve varoluş modları bakımından farklılık gösteren gram-negatif organizmalar ile temsil edilir. .

Tüm nitrifikasyon bakterileri zorunlu aeroblardır; bazı türler mikroaerofildir. Çoğu, büyümeleri heterotroflarda ortak olan konsantrasyonlardaki organik bileşikler tarafından engellenen zorunlu ototroflardır. 14C bileşikleri kullanılarak zorunlu kemolitoototrofların hücrelerinde bazı organik maddeleri ancak çok sınırlı miktarda içerebildiği gösterilmiştir. Karbonun ana kaynağı, indirgeyici pentoz fosfat döngüsünde asimilasyonu gerçekleştirilen CO2'dir. Yalnızca bazı Nitrobacter türleri, karbon ve enerji kaynağı olarak organik bileşiklerin bulunduğu bir ortamda yavaş büyüme yeteneği gösterir.

Nitrifikasyon işlemi sitoplazmik ve intrasitoplazmik membranlarda lokalizedir. NH4+'nın alımı ve bakır içeren bir translokaz kullanılarak CPM yoluyla aktarılmasından önce gelir. Amonyak nitrite oksitlendiğinde nitrojen atomu 6 elektron kaybeder. İlk aşamada amonyağın, amonyak molekülüne 1 O2 atomunun eklenmesini katalize eden monooksijenaz kullanılarak hidroksilamin'e oksitlendiği varsayılmaktadır; ikincisi muhtemelen NAD*H2 ile etkileşerek H2O oluşumuna yol açar:

NH3 + O2 + NAD*H2, NH2OH + H2O + NAD+'ya dönüşür

NH2OH + O2, NO2- + H2O + H+'ya dönüşür

NH2OH'den gelen elektronlar, sitokrom c seviyesinde solunum zincirine ve ardından terminal oksidaza girer. Taşınmalarına, zar boyunca 2 protonun transferi eşlik eder, bu da bir proton gradyanının ve ATP sentezinin oluşmasına yol açar. Hidroksilamin muhtemelen bu reaksiyonda enzime bağlı kalır.

Nitrifikasyonun ikinci aşamasına 2 elektron kaybı eşlik eder. Molibden içeren nitrit oksidaz enzimi tarafından katalize edilen nitritin nitrata oksidasyonu, CPM'nin iç tarafında lokalizedir ve aşağıdaki şekilde gerçekleşir:

NO2- + H2O, NO3- + 2H+ 2e'ye dönüşür

Elektronlar sitokrom a1'e girer ve sitokrom c yoluyla terminal oksidaz aa3'e girer ve burada moleküler oksijen tarafından kabul edilirler (Şekil 98, B). Bu durumda membrandan 2H+ aktarılır. Elektronların NO2'den O2'ye akışı solunum zincirinin çok kısa bir bölümünde gerçekleşir. NO2/NO3- çiftinin Eo'su +420 mV olduğundan, enerjiye bağlı ters elektron transferi sürecinde indirgeyici madde oluşur. Solunum zincirinin son bölümündeki yüksek yük, nitrifikasyon bakterilerindeki sitokrom c ve a'nın yüksek içeriğini açıklar.

Arthrobacter, Flavobacterium, Xanthomonas, Pseudomonas ve diğerleri cinslerine ait birçok kemoorganoheterotrofik bakteri, amonyak, hidroksilamin ve diğer indirgenmiş nitrojen bileşiklerini nitritlere veya nitratlara oksitleme yeteneğine sahiptir. Ancak bu organizmaların nitrifikasyon süreci enerji elde etmeleriyle sonuçlanmaz. Heterotrofik nitrifikasyon adı verilen bu sürecin doğası üzerine yapılan bir çalışma, bunun muhtemelen