박테리아 질산화. 질산화 박테리아의 중요성

음식의 종류에 따라 모든 알려진 생물은 두 가지 큰 종으로 나뉩니다. 후자의 뚜렷한 특징은 이산화탄소와 다른 무기 물질 로부터 새로운 원소를 독립적으로 구성 할 수있는 능력 이다.

그들의 활발한 활동을 지원하는 에너지 원은 사진 fluotrophs (source-light) 및 chemoautotrophs (source-mineral substances)로 나누어집니다. 그리고 화학 항아리 병을 산화시키는 기질의 이름에 따라, 그들은 황과 철 박테리아뿐만 아니라 수소와 질화 박테리아로 나뉘어집니다.

이 기사는 가장 일반적인 그룹 인 nitrosating bacteria에 집중 될 것입니다.

발견의 역사

19 세기 중엽, 독일 과학자들은 질산화 과정이 생물학적이라는 것을 증명했습니다. 실험적으로, 그들은 하수에 클로로포름을 첨가하면 암모니아의 산화를 멈추었다. 그러나 그들은 왜 이것이 일어나고 있는지 설명 할 수 없었습니다.

이것은 몇 년 후 러시아 과학자 Vinogradsky에 의해 완성되었습니다. 그는 두 그룹의 박테리아를 선별하여 질산화 과정에 점차적으로 참여했습니다. 따라서 한 그룹은 암모늄의 질소산으로 의 산화를 보장하였고, 두 번째 그룹의 박테리아는 질산으로의 전환을 담당했다. 이 과정에 관여하는 모든 질산화 박테리아는 그램 음성이다.

산화 공정의 특징

암모니아 산화에 의한 아질산염 형성 과정은 NH 기의 산화 정도가 다른 질소 함유 화합물이 형성되는 여러 단계를 거친다.

암모니아 산화의 첫 번째 생성물은 hydroxylamine입니다. 이 과정은 마침내 입증되지는 않았지만 논쟁의 여지가 있지만, NH ₄ 그룹에 분자 산소가 포함되어 있기 때문에 형성 될 가능성이 큽니다.

추가 히드 록실 아민은 아질산염으로 전환된다. 아마도이 과정은 아산화 질소가 유리 된 NOH (giponitrite)의 형성을 통해 수행된다. 이 경우 과학자들은 아질산염의 감소로 인해 아산화 질소 의 생성을 합성의 부산물 로 간주합니다.

화학 원소의 생산 이외에, 탈질 처리 과정에서 다량의 에너지가 방출됩니다. 종속 영양 호기성 유기체에서 일어나는 것과 유사하게,이 경우 ATP 분자의 합성은 산화 - 환원 과정과 관련이 있으며, 그 결과 전자가 산소로 이동하게된다.

아질산염의 산화 과정에서 중요한 역할은 역 전자 이동 과정에 의해 이루어진다. 사슬 내에 전자를 포함시키는 것은 cytochromes (C-type 및 / 또는 A-type)에서 직접 일어나기 때문에 상당히 많은 에너지가 소비됩니다. 결과적으로, 화학적 영양 영양이있는 질산화 박테리아에는 필요한 에너지가 충분하게 공급되어 이산화탄소를 만들고 동화하는 과정에 사용됩니다.

질화 박테리아의 종류

질산화의 첫 번째 단계에서는 네 가지 종류의 질산 박테리아가 참여합니다.

• 니트로 소모 나스;
• 니트로 시스 티스;
• Nitrosolus;
• 니트로 스피라.

그건 그렇고, 제안 된 이미지에서 당신은 질산화 박테리아 (현미경 사진)를 볼 수 있습니다.

그들 사이의 실험적인 방법은 매우 어렵고, 종종 작물 중 하나를 추출하는 것은 불가능하기 때문에, 그들의 고려는 대부분 복잡합니다. 나열된 모든 미생물은 최대 2 ~ 2.5 미크론 크기이며 주로 타원형 또는 둥근 모양입니다 (막대 모양의 니트로 스파이크는 제외). 그들은 편모 때문에 2 진 분열 및 지시 된 운동이 가능합니다.

질산화의 두 번째 단계는 다음을 포함합니다 :

• 니트로 박터 (Genus Nitrobacter);
• 니트로 소 (nitrosoin)의 속 (Genus);
• Nitrococus.

발견자인 Vinogradsky의 이름을 따서 Nitrubacter 속 박테리아 중 가장 많이 연구 된 균주. 이 질산화 박테리아는 배 모양의 세포 형태를 가지고 있으며, 출산에 의해 번식하여 이동성 (편모로 인한) 딸 세포를 형성합니다.

박테리아의 구조

연구 된 질화 박테리아는 다른 그람 음성 미생물과 유사한 세포 구조를 가지고있다. 그들 중 일부는 세포의 중심에 스택을 형성하는 내부 멤브레인의 시스템을 충분히 개발 한 반면, 다른 것들은 주변에 더 많이 위치하거나 여러 시트로 구성된 그릇 형태로 구조를 형성합니다. 분명히, 질화 물질에 의한 특정 기질의 산화 과정에 관여하는 효소가 결합 된 것은 이러한 형성과 관련이있다.

질화 박테리아 영양의 종류

Nitrobacteria는 외인성 유기 물질을 사용할 수 없기 때문에 의무 영양 autotrophs에 속합니다 . 그러나 특정 유기 화합물을 사용하는 질산화 균의 일부 균주의 능력은 그럼에도 불구하고 실험적으로 입증되었습니다.

낮은 농도의 효모자가 분해물, 세린 및 글루타메이트를 함유하는 기질이 니트로 박테리아의 성장을 자극한다는 것이 밝혀졌다. 이것은 아질산염이 존재할 때와 영양소 가없는 경우 모두에서 발생하지만, 과정이 훨씬 더 천천히 진행됩니다. 반대로, 아질산염이 존재하면 아세테이트의 산화는 억제되지만, 단백질, 다양한 아미노산 및 다른 세포 성분에 대한 탄소의 혼입이 현저히 증가합니다.

다중 실험의 결과로, 질산화 박테리아가 여전히 종속 영양 (heterotrophic nutrition)으로 전환 할 수있는 데이터가 얻어졌지만, 그러한 조건에서 생산성과 시간이 얼마나 오래 존재할 수 있는지에 대해서는 아직까지 남아있다. 데이터는이 문제에 대한 최종 결론을 내리기에 충분히 모순적입니다.

서식처와 질산화 박테리아의 중요성

질산 화 박테리아는 화학 독립 영양 생물에 속하며 자연에 널리 분포합니다. 그들은 토양, 다양한 기질, 그리고 저수지에서 모든 곳에서 발견됩니다. 그들의 생명 활동의 과정은 자연계 의 일반적인 질소 순환에 커다란 공헌을하고 실제로 엄청난 비율에 도달 할 수 있습니다.

예를 들어, 대서양에서 분리 된 니트로 시스 티스 (nitrocystis) 대양과 같은 미생물은 절대 염성 염소 (obligate halophiles)를 지칭한다. 그것은 해수 또는 그것을 함유하는 기질에서만 존재할 수 있습니다. 이러한 미생물의 경우 서식지가 중요 할뿐만 아니라 pH와 온도와 같은 상수도 중요합니다.

모든 알려진 질화 박테리아는 절대 호기성 물질로 분류됩니다. 암모늄을 아질산으로, 아질산을 질산으로 산화시키기 위해서는 산소가 필요합니다.

서식 환경

과학자들이 발견 한 또 다른 중요한 점은 질산화 박테리아가 사는 곳이 유기 물질을 포함해서는 안된다는 것이다. 이 미생물은 원칙적으로 외부에서 유기 화합물을 사용할 수 없다는 이론이 발전했습니다. 그들은 심지어 의무 독립 영양 식물이라고 불 렸습니다.

이어서, 포도당, 요소, 펩톤, 글리세롤 및 기타 유기물이 질산화 박테리아에 미치는 해로운 영향이 반복적으로 입증되었지만 실험이 중단되지 않습니다.

토양에 대한 질산화 박테리아의 중요성

최근까지는 질산화제가 토양에 좋게 영향을 미치고 암모늄을 질산염으로 분해하여 비옥도를 증가시키는 것으로 믿어졌습니다. 후자는 식물에 잘 흡수 될뿐만 아니라 자체적으로 일부 미네랄의 용해도를 증가시킵니다.

그러나 최근 몇 년 사이에 과학적 견해가 바뀌 었습니다. 토양의 다산에 대한 미생물의 부정적인 영향이 밝혀졌습니다. 질산화물을 생성하고, 질산염을 형성하고, 환경을 산성화하며, 항상 긍정적 인 순간이 아니며, 또한 질산염보다 암모늄 이온으로 토양의 포화를 유발합니다. 또한 질산염은 질소 (질소 산화물) 중에 환원 될 수있는 능력이있어 질소와 함께 토양을 고갈시킵니다.

질산화 박테리아의 위험은 무엇입니까?

유기 기질의 존재 하에서 니트로 박테리아의 일부 균주는 암모니아를 산화시켜 히드 록실 아민을 형성하고,이어서 아질산염 및 질산염을 산화시킬 수있다. 또한, 이러한 반응의 결과로 히드 록 삼산이 발생할 수 있습니다. 또한, 많은 박테리아가 질소를 함유 한 다양한 화합물 (옥심, 아민, 아미드, 히드 록사 메이트 및 기타 니트로 화합물)의 질화 과정을 수행합니다.

특정 조건 하에서 종속 영양 질화의 규모는 엄청날뿐만 아니라 매우 해로울 수 있습니다. 위험은 그러한 변형 과정에서 독성 물질, 돌연변이 원 및 발암 물질이 형성된다는 사실에 있습니다. 따라서 과학자들은이 주제에 대한 연구에 매진하고 있습니다.

생물학적 필터는 항상 가까이에 있습니다.

질산화 박테리아는 추상적 인 개념이 아니라 매우 일반적인 형태의 삶입니다. 또한, 그들은 종종 사람에 의해 사용됩니다.

예를 들어, 수족관 용 생물학 필터는 정확히 이러한 박테리아입니다. 이러한 유형의 청소는 기계 청소보다 노동력이 적게 들지 않고 저렴하지만 동시에 질산화 박테리아의 성장과 필수 활동을 보장하기 위해 일정한 조건을 충족해야합니다.

그들에게 가장 유리한 미기후는 대기 온도 (이 경우에는 물)이며 섭씨 25-26도이며 일정한 산소 공급과 수생 식물의 존재입니다.

농업에서의 질산균

수확량을 증가시키기 위해, 농민들은 질산화 박테리아를 함유 한 다양한 비료를 사용합니다.

이 경우의 토양 영양은 nitrobacteria와 azotobacteria에 의해 제공됩니다. 이 박테리아는 토양과 물에서 필요한 물질을 추출하는데, 이는 산화 공정 중에 충분한 양의 에너지를 형성합니다. 이것은 얻은 에너지가 이산화탄소와 물로부터 유기물 기원의 복잡한 분자를 형성 할 때 화학 합성의 소위 과정입니다.

이러한 미생물은 반드시 환경에서 영양분을 공급하는 것은 아닙니다. 따라서 자생 식물 인 녹색 식물에 햇빛이 필요한 경우에는 질산화 박테리아에 필요하지 않습니다.

토양 자체 청소

토양은 식물뿐만 아니라 많은 살아있는 유기체의 성장과 번식을위한 이상적인 기질입니다. 따라서 정상 상태와 균형 잡힌 구성이 매우 중요합니다.

토양의 생물학적 정화는 질산화 박테리아에 의해 제공된다는 것을 기억해야합니다. 그들은 토양에서 수역이나 부식질 인 동안 다른 미생물과 유기물을 분비하는 암모니아를 질산염 (더 정확하게는 질산 염)으로 전환시킵니다. 전체 프로세스는 두 단계로 구성됩니다.

1. 암모니아를 아질산염으로 산화.
2. 아질산염을 질산염으로 산화.

이 경우 각 단계는 별개의 미생물 유형에 의해 제공됩니다.

소위 악순환

지구상의 에너지 순환과 생명 유지는 모든 생명체가 존재하는 일정한 규칙 성을 준수함으로써 가능합니다. 언뜻 보면 문제가되는 것을 이해하는 것이 어렵지만 사실 모든 것이 매우 간단합니다.

학교 교과서에서 다음 그림을 상상해 봅시다.

1. 무기 물질은 미생물에 의해 처리되어 토양에서 식물 성장과 영양에 유리한 조건을 만듭니다.
2. 그들은 차례 차례로, 대부분의 초식 동물에게 없어서는 안될 에너지 원입니다.
3. 이 중요한 연결의 다음 사슬은 포식자이며, 그들의 포식자는 그들의 초식적인 대응 자입니다.
4. 사람들은 더 높은 포식 동물에 속하는 것으로 알려져 있습니다. 즉 우리는 식물 세계와 동물 모두로부터 에너지를받을 수 있음을 의미합니다.
5. 그리고 이미 식물과 동물의 중요한 활동 잔류 물은 미생물의 영양소 역할을합니다.

따라서, 그것은 악순환을 일으키며 지구상의 모든 삶의 삶을 지속적으로 유지하고 보장합니다. 이러한 원리를 안다면, 다각적이며 사실 무제한이 자연과 모든 생물의 힘이라는 것을 상상하는 것이 어렵지 않습니다.

결론

이 기사에서 우리는 생물학적으로 질산화 박테리아가 무엇인지에 대한 질문에 답하고자했습니다. 보시다시피, 이러한 미생물의 중요한 활동, 기능 및 영향에 대한 반박 할 수없는 증거에도 불구하고 더 많은 실험적 연구가 필요한 많은 논란의 여지가 여전히 남아 있습니다.

질산균 (Nitrifying bacteria)은 화학 주성균 (chemotrophs)이라고합니다. 에너지 원은 다양한 미네랄입니다. 그들의 현미경 크기에도 불구하고,이 살아있는 유기체는 주변 세계에 엄청난 영향을 미친다.

알려진 바와 같이, 화학 주성분은 기질 (토양 또는 물)에있는 유기 화합물을 흡수 할 수 없습니다. 반대로 그들은 살아 있고 기능하는 세포를 만들기위한 건축 자재를 생산합니다.