Разница между нитрифицирующими и денитрифицирующими бактериями

2024 Автор: Alex Aldridge | [email protected]. Последнее изменение: 2023-12-17 13:48

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 (N_{2), 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.}

1. NH₄⁺ + O₂ НЕТ₂ – ^{+ H}+ ^{+ H}2_O

2. НЕТ₂^–+ O₂ НЕТ₃ ^–

   

   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 (N_{2O). Благодаря этому процессу уровни азота в атмосфере восстанавливаются до нормальной концентрации. Реакция денитрификации показана ниже.}

НЕТ₃^– → НЕТ₂^{–→ NO + N}2_{O → N}2 (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.