• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

ВИКОРИСТАННЯ НЕОРГАНІЧНИХ ДОНОРІВ ВОДНЮ: АЕРОБНІ ХЕМОЛІТОТРОФНІ БАКТЕРІЇ

Багато груп ґрунтових і водних бактерій можуть викорис­товувати як донори водню чи електронів неорганічні сполуки (іони амонію, нітриту, сульфіду, тіосульфату, сульфіту та дво­валентного заліза), а також елементну сірку, молекулярний водень і CO, тобто здатні одержувати в результаті їх окиснення відновлювальні еквіваленти та енергію для синтетичних процесів. Одержання енергії, як правило, проходить у результаті дихан­ня з О_2, як термінальним акцептором водню. Такий спосіб існу­вання з використанням неорганічного донора водню називають хемолітотрофним. Більшість бактерій з таким типом мета­болізму використовують СО₂ як джерело вуглецю. Тому вони є хемолітоавтотрофами. Для деяких хемолітотрофних бак­терій такий спосіб існування є облігатним, інші ж є факульта­тивними хемолітотрофами, тобто здатні також і до хемооргано-гетеротрофного росту.

Зворотний транспорт електронів у дихальному ланцюгу. Неорганічні субстрати (аміак, нітрит, сульфід та ін.) мають сильно позитивний окисно-відновний потенціал (NH₄⁺/NH₂OH +899 мВ; NO ₃^-./NO ₂^-, +420 мВ; Fe^{3 +/} Fe²⁺ +770 мВ), у той же час окисно-відновний потенціал пари НАД/НАДН становить -320 мВ. Тому їх окис­нення не може бути прямо пов'язане з утворенням НАДН (як при окисненні органічних субстратів) за термодинамічних причин. Водночас НАДН необхідний цим бактеріям для процесів конст­руктивного метаболізму. Разом з тим було показано, що електро­ни, які вивільняються у процесі окиснення неорганічних субстра­тів, надходять у дихальний ланцюг на рівні цитохромів с або о. Отже, утворення АТФ у хемолітотрофних бактерій може здійс­нюватись тільки на одному-єдиному етапі окиснення. Частина цієї енергії витрачається на перенесення електронів у зворотно­му напрямку дихального ланцюга (у бік утворення НАДН). Отже, у цих бактерій відновлення НАД відбувається в процесі зворотного транспорту електронів, на що витрачається енергія АТФ. Для аеробних хемолітоавтотрофів цей механізм є обов'язковим і необхідним для отримання відновлювальних еквівалентів, які використовуються потім у процесах біосинтезу.

Для хемолітотрофних бактерій характерним є низький рівень біомаси. Так, для синтезу 1 г клітинної біомаси аеробним хемоліто-автотрофам необхідно витратити 30-150 г первинного джерела енергії (аміаку, сульфіту), в той час, як хемоорганогетеротрофам — лише близько 1-2 г субстрату (глюкози, нафти та ін.). І зрозуміло чому. Адже хемолітоавтотрофи, з одного боку, одержують мало енергії, а з другого — здійснюють так зване "холосте окиснення", тобто окиснення субстратів без одночасного синтезу клітинних компонентів. Тому не дивно, що різні перетворення в ґрунті та воді здійснюються порівняно малою кількістю бактерій.

ОКИСНЕННЯ АМІАКУ ТА НІТРИТУ (НІТРИФІКАЦІЯ)

Перетворення аміаку (амонію) на нітрат — нітрифікація — здійснюється нітрифікуючими бактеріями. Проте немає таких бак­терій, які б перетворювали аміак безпосередньо на нітрат. В його окисненні завжди беруть участь дві групи бактерій: одні окиснюють аміак, утворюючи нітрит, інші окиснюють нітрит у нітрат.

Нітрифікатори — грамнегативні бактерії, які належать до роди­ни Nitrobacteriaceae. Досі їх вважали облігатними хемолітоавтотрофами, оскільки вони не використовують органічні субстрати, які були добавлені в поживні середовища. Проте нині існує багато сум­нівів щодо облігатності нітрифікаторів. Так, виявилося, що Nitro barter winogradskyi здатний використовувати ацетат для синтезу деяких клітинних речовин (білків, полі-в-оксибутирату).

Роль процесів нітрифікації в ґрунті.У ґрунті, який інтен­сивно аерується, іони амонію, що вивільнюються в результаті мінералізації азотвмісних речовин, швидко окиснюються. Пере­хід катіону NH⁺ ₄ в аніон NO^-₃ супроводжується підкисленням ґрунту і підвищенням розчинності мінералів (солей калію, каль­цію, магнію та фосфорної кислоти). Тому в нітрифікаторах уба­чають важливий фактор підвищення родючості ґрунтів. Але нині ця думка змінилася. Виявилося, що іони амонію затримуються в ґрунті значно довше і краще нітрату, який легко вимиваєть­ся. У зв'язку з цим з'явилася тенденція до обмеження нітрифі­кації в ґрунтах сільськогосподарських угідь. Вишукуються речо­вини, які здатні специфічно пригнічувати ріст нітрифікуючих бактерій і стати "стабілізаторами" ґрунтового азоту.

Слід враховувати, що ріст і метаболізм автотрофних нітрифікаторів проходить нормально лише за рН 7-8. Діапазон рН, в якому від­бувається повна нітрифікація від аміаку до нітрату, є дуже вузьким, оскільки і аміак (за високих значень рН), і азотна кислота (за низь­ких значень рН) спричиняють токсичний вплив на Nitrobacter.

Нітрифікуючі бактерії опосередковано беруть участь у руйну­ванні різних споруд, для яких будівельним матеріалом є вапно та цемент. Це пов'язано з тим, що нітрифікатори окиснюють аміак, який є в атмосфері та екскрементах тварин, до азотної кислоти.

Читайте також:

1. А. Розрахунки з використанням дистанційного банкінгу.
2. Альтернативна вартість та її використання у проектному аналізі
3. Аналіз використання капіталу.
4. Аналіз використання матеріальних ресурсів
5. Аналіз використання матеріальних ресурсів.
6. Аналіз використання обладнання.
7. Аналіз використання прибутку та резервів його зростання
8. Аналіз використання робочого часу на підприємстві
9. Аналіз використання фонду робочого часу.
10. Аналіз ефективності використання каналів розподілу
11. Аналіз ефективності використання оборотних активів
12. Аналіз ефективності використання основних засобів.

Переглядів: 1357