Хоол тэжээлийн төрлөөс хамааран бүх мэдэгдэж буй амьд организмыг гетеро- ба автотроф гэж хоёр том төрөлд хуваадаг. Сүүлчийн өвөрмөц онцлог нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл болон бусад органик бус бодисуудаас бие даан шинэ элементүүдийг бий болгох чадвар юм.
Тэдний амин чухал үйл ажиллагааг хангадаг энергийн эх үүсвэрүүд нь фотоафтотроф (эх үүсвэр нь гэрэл) ба химоавототроф (эх үүсвэр нь эрдэс бодис) гэж хуваагддаг. Мөн химоавтортофитоор исэлдүүлсэн субстратын нэрнээс хамааран устөрөгч, нитрификатор бактери, хүхэр, төмрийн бактери гэж хуваагддаг.
Энэ нийтлэлийг тэдгээрийн хамгийн түгээмэл бүлэг болох нитрификатор бактерид зориулах болно.
Нээлтийн түүх
19-р зууны дунд үед ч Германы эрдэмтэд нитрификацийн үйл явц нь биологийн шинж чанартай гэдгийг баталсан. Эмпирик байдлаар тэд хлороформыг бохирын усанд нэмэхэд аммиакийн исэлдэлт зогссон болохыг харуулсан. Гэхдээ яагаад ийм зүйл болж байгааг тайлбарлахын тулд тэд тэгдэггүйчадна.
Үүнийг хэдэн жилийн дараа Оросын эрдэмтэн Виноградский хийсэн. Тэрээр нитрификацийн процесст аажмаар оролцдог хоёр бүлэг бактерийг тодорхойлсон. Ийнхүү нэг бүлэг нь аммонийн азотын хүчилд исэлдэлтийг хангаж, хоёр дахь бүлэг бактери нь түүнийг азотын хүчил болгон хувиргах үүрэгтэй байв. Энэ үйл явцад оролцдог бүх азотжуулах бактери нь грам сөрөг байдаг.
Исэлдүүлэх процессын онцлог
Аммиакийн исэлдэлтээр нитрит үүсэх үйл явц нь хэд хэдэн үе шаттай бөгөөд энэ үед NH бүлгийн өөр өөр исэлдэлтийн зэрэгтэй азот агуулсан нэгдлүүд үүсдэг.
Аммонийн исэлдэлтийн анхны бүтээгдэхүүн нь гидроксиламин юм. Энэ нь NH4 бүлэгт молекулын хүчилтөрөгч орсны улмаас үүссэн байх магадлалтай боловч энэ үйл явц нь эцэслэн нотлогдоогүй бөгөөд маргаантай хэвээр байна.
Дараа нь гидроксиламиныг нитрит болгон хувиргадаг. Энэ процесс нь NOH (гипонитрит) үүсэх замаар азотын ислийг ялгаруулах замаар явагддаг гэж таамаглаж байна. Энэ тохиолдолд эрдэмтэд азотын ислийн үйлдвэрлэлийг нитритийн бууралтаас болж зөвхөн нийлэгжилтийн дайвар бүтээгдэхүүн гэж үздэг.
Химийн элементүүдийг үйлдвэрлэхээс гадна денитрификацийн явцад их хэмжээний энерги ялгардаг. Гетеротроф аэробик организмд тохиолддогтой адил энэ тохиолдолд ATP молекулуудын нийлэгжилт нь исэлдэлтийн процессуудтай холбоотой бөгөөд үүний үр дүнд электронууд хүчилтөрөгч рүү шилждэг.
Нитрит исэлдэхэд урвуу тээвэрлэлтийн процесс чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.электронууд. Түүний электронуудыг гинжин хэлхээнд оруулах нь цитохромуудад (С ба / эсвэл А төрлийн) шууд явагддаг бөгөөд энэ нь нэлээд их хэмжээний энерги шаарддаг. Үүний үр дүнд химийн автотрофын нитрификатор бактери нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг бий болгох, шингээх үйл явцад шаардлагатай эрчим хүчний нөөцөөр бүрэн хангагдана.
Нитритжүүлэгч бактерийн төрлүүд
Нитрификацийн эхний үе шатанд дөрвөн төрлийн нитробактер оролцдог:
- nitrosomonas;
- nitrocystis;
- nitrosolubus;
- нитрососпира.
Дашрамд хэлэхэд, та санал болгож буй зурган дээрээс нитритжүүлэгч бактерийг харж болно (микроскопоор авсан зураг).
Туршилтаар тэдний дундаас аль нэг соёлыг ялгах нь нэлээд хэцүү бөгөөд ихэнхдээ бүрэн боломжгүй байдаг тул тэдгээрийг авч үзэх нь ихэвчлэн төвөгтэй байдаг. Бүртгэгдсэн бүх бичил биетүүд нь 2-2.5 микрон хүртэл хэмжээтэй бөгөөд гол төлөв зууван эсвэл дугуй хэлбэртэй байдаг (саваа хэлбэртэй нитроспирагаас бусад). Эдгээр нь тугны улмаас хоёртын хуваагдал болон чиглэсэн хөдөлгөөн хийх чадвартай.
Нитрификацийн хоёр дахь үе шат орно:
- төрөл Nitrobacter;
- нитроспины төрөл;
- нитрококус.
Нитрбактер овгийн бактерийн хамгийн их судлагдсан омог, түүнийг нээсэн Виноградскийн нэрээр нэрлэсэн. Эдгээр нитрификатор бактери нь лийр хэлбэртэй эстэй бөгөөд нахиалах замаар үржиж, хөдөлгөөнт (тугны улмаас) охин эсийг үүсгэдэг.
Бактерийн бүтэц
Судалгаанд хамрагдсан нитрификатор бактери нь бусад грамм сөрөг бичил биетүүдтэй ижил эсийн бүтэцтэй байдаг. Тэдний зарим нь эсийн төв хэсэгт стек үүсгэдэг дотоод мембраны нэлээд хөгжсөн системтэй байдаг бол зарим нь захын хэсэгт илүү байрладаг эсвэл хэд хэдэн навчнаас бүрдсэн аяга хэлбэртэй бүтэц үүсгэдэг. Тодорхой субстратыг нитрификатороор исэлдүүлэх үйл явцад оролцдог ферментүүд нь эдгээр формацуудтай холбоотой бололтой.
Nitrifizing бактерийн хүнсний төрөл
Нитробактери нь экзоген органик бодисыг ашиглах чадваргүй тул заавал автотрофууд юм. Гэсэн хэдий ч азотжуулагч бактерийн зарим омог зарим органик нэгдлүүдийг ашиглах чадварыг туршилтаар харуулсан.
Мөөгөнцрийн автолизат, серин, глутаматыг бага концентрацид агуулсан субстрат нь нитробактерийн өсөлтийг өдөөдөг болох нь тогтоогдсон. Энэ нь нитрит болон шим тэжээлийн орчинд байхгүй үед хоёуланд нь тохиолддог боловч үйл явц нь хамаагүй удаан байдаг. Харин эсрэгээр нитрит байгаа үед ацетат исэлдэлт дарангуйлагдах боловч түүний нүүрстөрөгчийн уураг, төрөл бүрийн амин хүчил болон эсийн бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд нэгдэх нь мэдэгдэхүйц нэмэгддэг.
Олон удаагийн туршилтын үр дүнд нитрижүүлэгч бактери гетеротроф тэжээлд шилжиж чадна гэсэн мэдээлэл олж авсан ч ийм нөхцөлд хэр үр бүтээлтэй, хэр удаан оршин тогтнохыг харах л үлдлээ. Өгөгдөл хангалттай байгаа л болЭнэ асуудлаар эцсийн дүгнэлт гаргахад нийцэхгүй байна.
Азотжуулах бактерийн амьдрах орчин ба ач холбогдол
Нитрификатор бактери нь химоавтотроф бөгөөд байгальд өргөн тархсан. Тэд хаа сайгүй олддог: хөрс, янз бүрийн субстрат, түүнчлэн усны биед. Тэдний амин чухал үйл явц нь байгаль дахь азотын нийт эргэлтэд асар их хувь нэмэр оруулдаг бөгөөд үнэндээ асар их хувь хэмжээнд хүрч чаддаг.
Жишээ нь, Атлантын далайгаас тусгаарлагдсан nitrocystis oceanus гэх мэт бичил биетэн нь облигат галофилийн бүлэгт хамаардаг. Энэ нь зөвхөн далайн ус эсвэл түүнийг агуулсан субстратуудад байж болно. Ийм бичил биетний хувьд амьдрах орчин төдийгүй рН, температур зэрэг тогтмол үзүүлэлтүүд чухал юм.
Мэдэгдэж байгаа бүх нитрификатор бактерийг заавал аэроб гэж ангилдаг. Аммониыг азотын хүчил, азотын хүчлийг азотын хүчил болгон исэлдүүлэхийн тулд тэдэнд хүчилтөрөгч хэрэгтэй.
Амьдрах орчны нөхцөл
Эрдэмтдийн тогтоосон өөр нэг чухал зүйл бол нитрификатор бактери амьдардаг газар органик бодис агуулаагүй байх ёстой. Эдгээр бичил биетүүд үндсэндээ гаднаас органик нэгдлүүдийг ашиглах боломжгүй гэсэн онолыг дэвшүүлсэн. Тэднийг заавал автотроф гэж нэрлэдэг.
Дараа нь глюкоз, мочевин, пептон, глицерин болон бусад органик бодисууд нитрифжүүлэгч бактериудад үзүүлэх хортой нөлөөг удаа дараа нотолсон ч туршилтууд зогссонгүй.
Бактерийг азотжуулахын ач холбогдолхөрс
Саяхныг хүртэл нитрификаторууд нь аммонийг нитрат болгон задалж үржил шимийг нь нэмэгдүүлэн хөрсөнд сайнаар нөлөөлдөг гэж үздэг. Сүүлийнх нь ургамалд сайн шингэдэг төдийгүй зарим эрдэс бодисын уусах чадварыг өөрөө нэмэгдүүлдэг.
Гэсэн хэдий ч сүүлийн жилүүдэд шинжлэх ухааны үзэл бодол өөрчлөгдөж байна. Тодорхойлсон бичил биетний хөрсний үржил шимт сөрөг нөлөө илэрсэн. Нитратжуулах бактери, нитрат үүсгэх нь хүрээлэн буй орчныг хүчиллэгжүүлдэг бөгөөд энэ нь үргэлж эерэг зүйл биш бөгөөд хөрсний аммиакийн ионоор ханасан нитратаас илүү их хэмжээгээр өдөөдөг. Түүнчлэн нитратууд нь N2 болж буурах чадвартай (денитрификацийн үед), энэ нь эргээд хөрсний азотын хомсдолд хүргэдэг.
Нитрификаторын нян ямар аюултай вэ?
Нитробактерийн зарим омог органик субстрат байгаа тохиолдолд аммонийг исэлдүүлж, гидроксиламин, улмаар нитрит, нитрат үүсгэдэг. Мөн ийм урвалын үр дүнд гидроксамик хүчил үүсч болно. Түүнчлэн, олон тооны бактери нь азот агуулсан янз бүрийн нэгдлүүдийг (оксим, амин, амид, гидроксамат болон бусад нитро нэгдлүүд) нитрификацийн процессыг явуулдаг.
Тодорхой нөхцөлд гетеротрофын нитрификацийн хэмжээ нь асар том төдийгүй маш их хор хөнөөлтэй байж болно. Ийм өөрчлөлтийн явцад хорт бодис, мутаген, хорт хавдар үүсгэгч бодисууд үүсдэгт аюул оршдог. Тиймээс эрдэмтэд ойр дотно байдагэнэ сэдвийг судлахаар ажиллаж байна.
Үргэлж бэлэн байдаг биологийн шүүлтүүр
Нитрификатор бактери гэдэг нь хийсвэр ойлголт биш, харин амьдралын маш түгээмэл хэлбэр юм. Түүнээс гадна тэдгээрийг хүмүүс ихэвчлэн ашигладаг.
Жишээ нь эдгээр бактери нь аквариумын биологийн шүүлтүүрийн нэг хэсэг юм. Энэ төрлийн цэвэрлэгээ нь механик цэвэрлэгээ шиг зардал багатай, хөдөлмөр их шаарддаггүй ч нитритжүүлэгч бактерийн өсөлт, амин чухал үйл ажиллагааг хангахын тулд тодорхой нөхцлийг дагаж мөрдөх шаардлагатай.
Тэдний хувьд хамгийн таатай бичил цаг уур бол орчны температур (энэ тохиолдолд ус) Цельсийн 25-26 хэм, хүчилтөрөгчийн байнгын хангамж, усны ургамал байдаг.
Хөдөө аж ахуйд азотжуулах бактери
Тариаланчид ургацыг нэмэгдүүлэхийн тулд нитрификатор бактери агуулсан төрөл бүрийн бордоо хэрэглэдэг.
Энэ тохиолдолд хөрсний тэжээлийг нитробактер, азотобактерууд хангадаг. Эдгээр бактери нь хөрс, уснаас шаардлагатай бодисыг гаргаж авдаг бөгөөд энэ нь исэлдэлтийн явцад хангалттай их хэмжээний энерги үүсгэдэг. Хүлээн авсан энерги нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл, уснаас органик гаралтай цогц молекулуудыг үүсгэхэд зарцуулагдах химийн синтезийн процесс гэж нэрлэгддэг.
Эдгээр бичил биетүүд хүрээлэн буй орчноосоо шим тэжээл шаарддаггүй - тэд өөрсдөө үйлдвэрлэж чаддаг. Тэгэхээр, мөн автотроф байдаг ногоон ургамал хэрэгтэй болнарны гэрэл, тэгвэл энэ нь нянг азотжуулахад шаардлагагүй.
Өөрийгөө цэвэрлэх хөрс
Хөрс нь зөвхөн ургамал төдийгүй олон амьд организмын өсөлт, үржил шимт хамгийн тохиромжтой субстрат юм. Тиймээс түүний хэвийн байдал, тэнцвэртэй найрлага нь маш чухал юм.
Нитрификатор бактери нь хөрсний биологийн цэвэрлэгээ мөн гэдгийг санах хэрэгтэй. Тэд хөрс, усан сан, ялзмагт байхдаа бусад бичил биетүүд болон хаягдал органик материалаас ялгардаг аммиакийг нитрат (илүү нарийвчлалтай, азотын хүчлийн давс болгон) болгон хувиргадаг. Бүх үйл явц нь хоёр алхамаас бүрдэнэ:
- Аммиакийг нитрит болгон исэлдүүлэх.
- Нитритийг нитрат болгон исэлдүүлэх.
Үүний зэрэгцээ үе шат бүрийг тусдаа төрлийн бичил биетээр хангадаг.
Харгис тойрог гэж нэрлэгддэг
Бүх амьд биетийн оршин тогтнох тодорхой хуулийг дагаж мөрдсөний үр дүнд дэлхий дээрх энергийн эргэлт, амьдрал оршин тогтнох боломжтой юм. Өнгөц харахад эрсдэлд юу байгааг ойлгоход хэцүү ч үнэн хэрэгтээ бүх зүйл маш энгийн.
Сургуулийн сурах бичгээс дараах зургийг төсөөлье:
- Органик бус бодисыг бичил биетүүд боловсруулж, улмаар хөрсөнд ургамлын ургалт, шим тэжээлд таатай нөхцлийг бүрдүүлдэг.
- Тэд нь эргээд ихэнх өвсөн тэжээлт амьтдын хувьд зайлшгүй эрчим хүчний эх үүсвэр болдог.
- Энэ амьдралын холбоосын дараагийн хэлхээ нь махчин амьтад бөгөөд тэдний энерги нь,тус тусын өвсөн тэжээлт амьтад.
- Хүмүүс оройн махчин амьтан гэдгээрээ алдартай бөгөөд энэ нь бид ургамлын болон амьтны ертөнцөөс эрчим хүч авах боломжтой гэсэн үг юм.
- Бидний амьдрал, мөн тэдгээр ургамал, амьтад бичил биетний шим тэжээлийн субстрат болж үйлчилдэг.
Тиймээс, дэлхий дээрх бүх амьдралыг амьдруулж, тасралтгүй үйл ажиллагаа явуулж буй харгис тойрог үүсдэг. Эдгээр зарчмуудыг мэдсэнээр байгаль болон бүх амьд биетийн хүч хичнээн олон талт бөгөөд үнэндээ хязгааргүй болохыг төсөөлөхөд хэцүү биш юм.
Дүгнэлт
Бид энэ нийтлэлээрээ биологийн нитритжүүлэгч бактери гэж юу вэ гэсэн асуултад хариулахыг хичээсэн. Таны харж байгаагаар эдгээр бичил биетний амин чухал үйл ажиллагаа, үйл ажиллагаа, нөлөөг үгүйсгэх аргагүй нотолгоо байгаа хэдий ч нэмэлт туршилтын судалгаа хийх шаардлагатай олон маргаантай асуудлууд байсаар байна.
Нитрификатор бактерийг химиотроф гэж ангилдаг. Төрөл бүрийн ашигт малтмал нь тэдний эрчим хүчний эх үүсвэр болдог. Хэдийгээр бичил харуурын хэмжээтэй ч эдгээр амьд организмууд эргэн тойрныхоо ертөнцөд асар их нөлөө үзүүлдэг.
Хемотрофууд субстрат (хөрс эсвэл ус) дахь органик нэгдлүүдийг шингээж чадахгүй гэдгийг та мэдэж байгаа. Харин ч тэд амьд, үйл ажиллагаатай эсийг бий болгох барилгын материалыг үйлдвэрлэдэг.
