Ключевая разница – нитрифицирующие и денитрифицирующие бактерии
Азот является важным питательным веществом для живых организмов, и очень важно, чтобы доступный азот был хорошо сбалансирован и перерабатывался для использования живыми организмами. Азот существует в своей естественной двухатомной форме (N2), которая не может быть поглощена растениями для выполнения их биологических функций. Процесс окисления связанного двухатомного азота в нитраты и нитриты называется нитрификацией; чаще всего это делают виды бактерий, которые могут использовать азот в фиксированной форме. Чтобы поддерживать баланс азота в атмосфере, двухатомный азот должен производиться с помощью механизма рециркуляции, при котором нитраты и нитриты восстанавливаются обратно до двухатомного азота бактериями. Этот процесс называется денитрификацией. Таким образом, бактерии, участвующие в этих двух процессах, характеризуются как нитрифицирующие и денитрифицирующие бактерии. Ключевое различие между нитрифицирующими и денитрифицирующими бактериями заключается в том, что нитрифицирующие бактерии способны окислять доступный аммиак до нитратов и нитритов, тогда как денитрифицирующие бактерии способны восстанавливать нитраты и нитриты до его естественной двухатомной формы газообразного азота.
Что такое нитрифицирующие бактерии?
Нитрифицирующие бактерии – хемолитотрофные аэробные бактерии, способные окислять NH3 в почве до нитратов или нитритов. NH3 в почве существует в ионной форме NH4+ Полная нитрификация происходит в два процесса, где NH3 сначала окисляется до нитрита (NO2–), а затем до нитрата (NO 3–), который используется растениями.
- NH4+ + O2 НЕТ2 – + H+ + H2O
-
НЕТ2–+ O2 НЕТ3 –
Разница между нитрифицирующими и денитрифицирующими бактериями Рисунок 01: Цикл азота
Примеры нитрифицирующих бактерий, которые осуществляют первую реакцию нитрификации, включают Nitrosomonas и Nitrospira, которые принадлежат к подклассу протеобактерий β. К бактериям, способным осуществлять вторую реакцию процесса нитрификации и продуцировать нитраты, относятся Nitrobacter, принадлежащие к α-подклассу Proteobacteria.
Что такое денитрифицирующие бактерии?
Денитрифицирующие бактерии представляют собой разновидность хемолитотрофных анаэробных или аэробных бактерий, способных восстанавливать нитраты и нитриты до газообразных форм азота. Двумя основными формами являются двухатомный азот (N2) и закись азота (N2O). Благодаря этому процессу уровни азота в атмосфере восстанавливаются до нормальной концентрации. Реакция денитрификации показана ниже.
НЕТ3– → НЕТ2–→ NO + N2O → N2 (g)
Рисунок 02: Денитрификация
К факультативным анаэробам, участвующим в денитрификации, относятся Thiobacillus denitrificans и Micrococcus denitrificans. Pseudomonas denitificans - аэробная денитрифицирующая бактерия.
Каковы сходства между нитрифицирующими и денитрифицирующими бактериями?
- Нитрифицирующие и денитрифицирующие бактерии являются хемолитоавтотрофными.
- Большинство из них – почвенные бактерии.
- Обе группы участвуют в поддержании баланса азота в биосфере
- И нитрифицирующие, и денитрифицирующие бактерии содержат ферменты, катализирующие реакции нитрификации и денитрификации
- И нитрифицирующие, и денитрифицирующие бактерии используются в промышленности.
В чем разница между нитрифицирующими и денитрифицирующими бактериями?
Нитрифицирующие и денитрифицирующие бактерии |
|
| Нитрифицирующие бактерии – это виды бактерий, которые способны окислять аммоний в почве до нитратов, которые могут быть использованы растениями. | Денитрифицирующие бактерии – это виды бактерий, которые способны восстанавливать нитраты или нитриты до газообразных форм, таких как закись азота или двухатомный азот. |
| Тип реакции | |
| Нитрификация – это реакция окисления. | Денитрификация – это реакция восстановления. |
| Сформированные продукты | |
| Нитрифицирующие бактерии производят нитраты или нитриты. | Денитрифицирующие бактерии производят закись азота или двухатомный азот. |
| Прекурсоры для реакции | |
| Нитрифицирующие бактерии используют аммиак или ионы аммония. | Денитрифицирующие бактерии используют нитраты или нитриты в качестве своих предшественников. |
| Потребность в кислороде | |
| Большинство нитрифицирующих бактерий являются аэробными. | Денитрифицирующие бактерии могут быть аэробными или факультативно анаэробными. |
| Промышленное использование | |
| Нитрифицирующие бактерии используются в качестве азотных удобрений. | Денитрифицирующие бактерии используются в системах управления сточными водами для разложения азотистых отходов. |
Резюме – нитрифицирующие и денитрифицирующие бактерии
Азотный цикл является одним из наиболее важных биогеохимических циклов в природе, где атмосферный азот преобразуется в различные химические формы, делая его доступным для использования живыми организмами. Процесс нитрификации представляет собой окислительный процесс, при котором азот, присутствующий в почве в виде аммония, превращается в нитраты и нитриты, повышая биодоступность азота для организмов. При денитрификации нитриты и нитраты восстанавливаются до газообразных форм (двухатомный азот и закись азота). В этом разница между нитрифицирующими и денитрифицирующими бактериями. Оба эти процесса биологически благоприятны при участии микробов, особенно хемолитотрофных бактерий. В настоящее время эти бактерии считаются промышленно важными в области сельскохозяйственной и экологической биотехнологии. Поэтому они стали потенциальной темой исследований в области биотехнологии.
Загрузить PDF-версию нитрифицирующих и денитрифицирующих бактерий
Вы можете загрузить PDF-версию этой статьи и использовать ее в автономном режиме в соответствии с примечанием к цитированию. Пожалуйста, загрузите PDF-версию здесь. Разница между нитрифицирующими и денитрифицирующими бактериями.
