Oziqlanish turiga ko'ra barcha ma'lum tirik organizmlar ikkita katta turga bo'linadi: getero- va avtotroflar. Ikkinchisining o'ziga xos xususiyati ularning karbonat angidrid va boshqa noorganik moddalardan mustaqil ravishda yangi elementlarni qurish qobiliyatidir.
Ularning hayotiy faoliyatini ta'minlovchi energiya manbalari ularning fotoaftotroflarga (manba yorug'lik) va kimyoavtotroflarga (manbasi minerallar) bo'linishini aniqlaydi. Xemoautortofitlar tomonidan oksidlangan substrat nomiga qarab, ular vodorod va nitrifikator bakteriyalarga, shuningdek, oltingugurt va temir bakteriyalariga bo'linadi.
Ushbu maqola ular orasida eng keng tarqalgan guruhga - nitrifikatsion bakteriyalarga bag'ishlanadi.
Kashfiyot tarixi
XIX asrning o’rtalarida ham nemis olimlari nitrifikatsiya jarayoni biologik ekanligini isbotladilar. Empirik tarzda ular xloroformni kanalizatsiya suviga qo'shganda ammiakning oksidlanishi to'xtaganligini ko'rsatdi. Lekin nima uchun bu sodir bo'lishini tushuntirish uchun ular buni qilmaydimumkin.
Buni bir necha yildan keyin rus olimi Vinogradskiy amalga oshirgan. U nitrifikatsiya jarayonida asta-sekin ishtirok etgan bakteriyalarning ikki guruhini aniqladi. Shunday qilib, bir guruh ammoniyning azot kislotasiga oksidlanishini ta'minladi va ikkinchi guruh bakteriyalar uni nitrat kislotaga aylantirish uchun javobgar edi. Bu jarayonda ishtirok etgan barcha nitrifikator bakteriyalar gramm-manfiydir.
Oksidlanish jarayonining xususiyatlari
Ammoniy oksidlanishi natijasida nitrit hosil boʻlish jarayoni bir necha bosqichlardan iborat boʻlib, bunda NH guruhining oksidlanish darajasi turlicha boʻlgan azot oʻz ichiga olgan birikmalar hosil boʻladi.
Ammoniy oksidlanishining birinchi mahsuloti gidroksilamindir. Katta ehtimol bilan, u molekulyar kislorodning NH4 guruhiga qoʻshilishi natijasida hosil boʻlgan, garchi bu jarayon oxir-oqibat isbotlanmagan va bahsli boʻlib qolmoqda.
Keyin, gidroksilamin nitritga aylanadi. Taxminlarga ko'ra, jarayon azot oksidi ajralib chiqishi bilan NOH (giponitrit) hosil bo'lishi orqali amalga oshiriladi. Bunday holda, olimlar nitritning kamayishi tufayli azot oksidi ishlab chiqarishni sintezning qo'shimcha mahsuloti deb hisoblashadi.
Kimyoviy elementlar ishlab chiqarishdan tashqari, denitrifikatsiya jarayonida katta miqdorda energiya ajralib chiqadi. Geterotrof aerob organizmlarda sodir bo'ladigan hodisalarga o'xshab, bu holda ATP molekulalarining sintezi oksidlanish-qaytarilish jarayonlari bilan bog'liq bo'lib, buning natijasida elektronlar kislorodga o'tadi.
Nitrit oksidlanganda teskari tashish jarayoni muhim rol o'ynaydi.elektronlar. Uning elektronlarini zanjirga kiritish to'g'ridan-to'g'ri sitoxromlarda (C-tipi va / yoki A-tipi) sodir bo'ladi va bu juda katta miqdorda energiya talab qiladi. Natijada, kimyoavtotrof nitrifikator bakteriyalar karbonat angidridni hosil qilish va assimilyatsiya qilish jarayonlari uchun sarflanadigan zarur energiya zaxirasi bilan to'liq ta'minlanadi.
Nitrifikatsion bakteriyalar turlari
Nitrobakteriyalarning to'rtta avlodi nitrifikatsiyaning birinchi bosqichida ishtirok etadi:
- nitrosomonas;
- nitrocystis;
- nitrosolubus;
- nitrosospira.
Aytgancha, tavsiya etilgan rasmda nitrifikator bakteriyalarni koʻrishingiz mumkin (mikroskop ostidagi surat).
Eksperimental ravishda, ular orasida madaniyatlardan birini ajratib ko'rsatish juda qiyin va ko'pincha mutlaqo mumkin emas, shuning uchun ularni ko'rib chiqish asosan murakkab. Ro'yxatda keltirilgan barcha mikroorganizmlar hajmi 2-2,5 mikrongacha bo'lib, asosan oval yoki yumaloq shaklga ega (tayoq shakliga ega nitrospiradan tashqari). Ular bayroq tufayli ikkilik boʻlinish va yoʻn altirilgan harakatga qodir.
Nitrifikatsiyaning ikkinchi bosqichida ishtirok etadi:
- Nitrobacter jinsi;
- nitrospin turi;
- nitrokokus.
Nitrbacter jinsi bakteriyalarining eng koʻp oʻrganilgan shtammi, uning kashfiyotchisi Vinogradskiy nomi bilan atalgan. Bu nitrifikatsion bakteriyalar nok shaklidagi hujayralarga ega bo'lib, kurtaklar hosil qilish yo'li bilan ko'payadi va mobil (bayroq tufayli) qiz hujayra hosil qiladi.
Bakteriyalarning tuzilishi
O'rganilgan nitrifikator bakteriyalar boshqa grammusbat mikroorganizmlar bilan o'xshash hujayra tuzilishiga ega. Ulardan ba'zilari hujayraning markazida to'p hosil qiluvchi ichki membranalarning etarlicha rivojlangan tizimiga ega, boshqalari esa ular ko'proq chekkada joylashgan yoki bir nechta barglardan iborat chashka shaklida tuzilish hosil qiladi. Ko'rinib turibdiki, nitrifikatorlar tomonidan o'ziga xos substratlarni oksidlanish jarayonida ishtirok etadigan fermentlar aynan shu shakllanishlar bilan bog'langan.
Nitrifikatsion bakteriyalar oziq-ovqat turi
Nitrobakteriyalar majburiy avtotroflardir, chunki ular ekzogen organik moddalardan foydalana olmaydi. Biroq, nitrifikator bakteriyalarning ba'zi shtammlarining ba'zi organik birikmalardan foydalanish qobiliyati tajribada ko'rsatilgan.
Past konsentratsiyalarda xamirturush avtolizatlari, serin va glutamatni o'z ichiga olgan substrat nitrobakteriyalarning ko'payishini rag'batlantirgani aniqlandi. Bu jarayon ancha sekinroq bo'lsa-da, nitrit borligida ham, ozuqaviy muhitda uning yo'qligida ham sodir bo'ladi. Aksincha, nitrit borligida asetatning oksidlanishi susayadi, lekin uning uglerodining oqsil, turli aminokislotalar va boshqa hujayra komponentlariga qo'shilishi sezilarli darajada oshadi.
Koʻp tajribalar natijasida nitrifikator bakteriyalar hali ham geterotrof oziqlanishga oʻtishi mumkinligi toʻgʻrisida maʼlumotlar olindi, ammo ular bunday sharoitda qanchalik samarali va qancha vaqt mavjud boʻlishi haligacha koʻrinib turibdi. Ma'lumotlar yetarli ekanbu masala boʻyicha yakuniy xulosa chiqarishga toʻgʻri kelmaydi.
Nitrifikatsion bakteriyalarning yashash joyi va ahamiyati
Nitrifikator bakteriyalar kimyoavtotroflardir va tabiatda keng tarqalgan. Ular hamma joyda uchraydi: tuproqda, turli substratlarda, shuningdek, suv havzalarida. Ularning hayotiy faoliyati jarayoni tabiatdagi umumiy azot aylanishiga katta hissa qo'shadi va aslida juda katta nisbatlarga yetishi mumkin.
Masalan, Atlantika okeanidan ajratilgan nitrocystis oceanus kabi mikroorganizm obligat galofillarga tegishli. U faqat dengiz suvida yoki uni o'z ichiga olgan substratlarda mavjud bo'lishi mumkin. Bunday mikroorganizmlar uchun nafaqat yashash muhiti, balki pH va harorat kabi konstantalar ham muhimdir.
Barcha ma'lum nitrifikator bakteriyalar majburiy aeroblar deb tasniflanadi. Ammoniyni azot kislotasiga va azot kislotasini nitrat kislotaga oksidlash uchun ularga kislorod kerak.
Habitat sharoitlari
Olimlar aniqlagan yana bir muhim jihat shundaki, nitrifikator bakteriyalar yashaydigan joyda organik moddalar boʻlmasligi kerak. Nazariya ilgari surilganki, bu mikroorganizmlar, asosan, tashqi organik birikmalardan foydalana olmaydi. Ularni hatto majburiy avtotroflar deb ham atashgan.
Keyinchalik glyukoza, karbamid, pepton, glitserin va boshqa organik moddalarning nitrifikator bakteriyalarga zararli ta'siri qayta-qayta isbotlangan, ammo tajribalar to'xtamaydi.
Bakteriyalarni nitrifikasiyalashning ahamiyatituproq
Yaqin vaqtgacha nitrifikatorlar tuproqqa foydali ta'sir ko'rsatadi, ammoniyni nitratlarga parchalash orqali unumdorligini oshiradi, deb hisoblar edi. Ikkinchisi nafaqat o'simliklar tomonidan yaxshi so'riladi, balki o'z-o'zidan ma'lum minerallarning eruvchanligini oshiradi.
Ammo soʻnggi yillarda ilmiy qarashlar oʻzgarib bormoqda. Ta'riflangan mikroorganizmlarning tuproq unumdorligiga salbiy ta'siri aniqlandi. Nitrifikatsion bakteriyalar, nitratlarni hosil qilish, atrof-muhitni kislotalilashtiradi, bu har doim ham ijobiy emas, shuningdek, tuproqning ammoniy ionlari bilan nitratlarga qaraganda ko'proq to'yinganligini qo'zg'atadi. Bundan tashqari, nitratlar N2 gacha (denitrifikatsiya paytida) kamayishi qobiliyatiga ega, bu esa tuproqda azotning kamayishiga olib keladi.
Nitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar qanday xavfli?
Nitrobakteriyalarning ba'zi shtammlari organik substrat ishtirokida ammoniyni oksidlab, gidroksilaminni, keyinchalik nitritlar va nitratlarni hosil qilishi mumkin. Shuningdek, bunday reaksiyalar natijasida gidroksamik kislotalar paydo bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, bir qator bakteriyalar azotni o'z ichiga olgan turli birikmalarni (oksimlar, aminlar, amidlar, gidroksamatlar va boshqa nitro birikmalar) nitrifikatsiya qilish jarayonini amalga oshiradilar.
Muayyan sharoitlarda geterotrofik nitrifikatsiya miqyosi nafaqat katta, balki juda zararli ham bo'lishi mumkin. Xavf shundaki, bunday transformatsiyalar jarayonida zaharli moddalar, mutagenlar va kanserogenlar paydo bo'ladi. Shuning uchun olimlar yaqindanbu mavzuni o‘rganish ustida ishlamoqda.
Har doim qoʻlingizda biologik filtr
Nitrifikatsion bakteriyalar mavhum tushuncha emas, balki hayotning juda keng tarqalgan shaklidir. Bundan tashqari, ular ko'pincha odamlar tomonidan qo'llaniladi.
Masalan, bu bakteriyalar akvariumlar uchun biologik filtrlarning bir qismidir. Ushbu turdagi tozalash arzonroq va mexanik tozalash kabi mashaqqatli emas, lekin ayni paytda nitrifikator bakteriyalarning o'sishi va hayotiy faolligini ta'minlash uchun muayyan shartlarga rioya qilishni talab qiladi.
Ular uchun eng qulay mikroiqlim bu atrof-muhit harorati (bu holda suv) 25-26 daraja Selsiy, doimiy kislorod ta'minoti va suv o'simliklarining mavjudligi.
Qishloq xoʻjaligida nitrifikatsion bakteriyalar
Hosildorlikni oshirish uchun fermerlar tarkibida nitrifikator bakteriyalar boʻlgan turli oʻgʻitlardan foydalanishadi.
Bu holda tuproqning oziqlanishi nitrobakteriyalar va azotobakteriyalar tomonidan ta'minlanadi. Bu bakteriyalar tuproq va suvdan kerakli moddalarni ajratib oladi, ular oksidlanish jarayonida yetarlicha katta miqdorda energiya hosil qiladi. Olingan energiya karbonat angidrid va suvdan organik kelib chiqadigan murakkab molekulalarni hosil qilish uchun sarflansa, bu kimyosintez deb ataladi.
Bu mikroorganizmlar atrof-muhitdan ozuqa moddalarini talab qilmaydi - ularni o'zlari ishlab chiqarishi mumkin. Shunday qilib, agar avtotroflar ham bo'lgan yashil o'simliklar kerak bo'lsaquyosh nuri bo'lsa, u bakteriyalarni nitrifikatsiya qilish uchun kerak emas.
Oʻz-oʻzini tozalaydigan tuproq
Tuproq nafaqat o'simliklar, balki ko'plab tirik organizmlarning o'sishi va ko'payishi uchun ideal substratdir. Shuning uchun uning normal holati va muvozanatli tarkibi juda muhim.
Nitrifikator bakteriyalar tuproqning biologik tozalanishini ham ta'minlashini yodda tutish kerak. Ular tuproqda, suv omborlarida yoki gumusda bo'lib, boshqa mikroorganizmlar va chiqindi organik materiallar tomonidan ajralib chiqadigan ammiakni nitratlarga (aniqrog'i, nitrat kislota tuzlariga) aylantiradi. Butun jarayon ikki bosqichdan iborat:
- Ammiakning nitritgacha oksidlanishi.
- Nitritning nitratgacha oksidlanishi.
Shu bilan birga, har bir bosqich mikroorganizmlarning alohida turlari bilan ta'minlanadi.
Shovul doirasi
Energiyaning aylanishi va Yerda hayotning saqlanishi barcha tirik mavjudotlar mavjudligining ma'lum qonunlariga rioya qilish tufayli mumkin. Bir qarashda, nima xavf ostida ekanligini tushunish qiyin, lekin aslida hamma narsa juda oddiy.
Maktab darsligidagi quyidagi rasmni tasavvur qilaylik:
- Noorganik moddalar mikroorganizmlar tomonidan qayta ishlanadi va shu bilan tuproqda oʻsimliklarning oʻsishi va oziqlanishi uchun qulay sharoit yaratadi.
- Ular, oʻz navbatida, koʻpchilik oʻtxoʻr hayvonlar uchun ajralmas energiya manbai hisoblanadi.
- Bu hayot boʻgʻinining navbatdagi zanjiri yirtqichlar boʻlib, ularning energiyasi,mos ravishda, ularning o'txo'r o'xshashlari.
- Odamlar cho'qqi yirtqichlari ekanligi ma'lum, ya'ni biz o'simlik dunyosidan ham, hayvonot dunyosidan ham energiya olishimiz mumkin.
- Va o'sha o'simliklar va hayvonlar kabi bizning hayotimiz ham mikroorganizmlar uchun ozuqa substrati bo'lib xizmat qiladi.
Shunday qilib, doimiy faoliyat yurituvchi va Yerdagi barcha hayot uchun hayotni ta'minlaydigan ayovsiz doira hosil bo'ladi. Ushbu tamoyillarni bilgan holda, tabiat va barcha tirik mavjudotlarning kuchi qanchalik ko'p qirrali va haqiqatda cheksiz ekanligini tasavvur qilish qiyin emas.
Xulosa
Ushbu maqolada biz biologiyada nitrifikator bakteriyalar nima degan savolga javob berishga harakat qildik. Ko'rib turganingizdek, ushbu mikroorganizmlarning hayotiy faoliyati, faoliyati va ta'sirining rad etib bo'lmaydigan dalillariga qaramay, hali ham ko'plab munozarali masalalar mavjud bo'lib, ular keyingi eksperimental tadqiqotlarni talab qiladi.
Nitrifikatsion bakteriyalar kimyotroflar deb tasniflanadi. Turli minerallar ular uchun energiya manbai bo'lib xizmat qiladi. Mikroskopik hajmiga qaramay, bu tirik organizmlar atrofdagi dunyoga katta ta'sir ko'rsatadi.
Ma'lumki, kimyotroflar substratdagi (tuproq yoki suv) organik birikmalarni o'zlashtira olmaydi. Aksincha, ular tirik va ishlaydigan hujayra yaratish uchun qurilish materialini ishlab chiqaradilar.
