Азотфиксация

ДЕНИТРИФИКАЦИЯ

ДЕНИТРИФИКАЦИЯ – восстановление НИТРАТОВ до НИТРИТОВ, а затем до МОЛЕКУЛЯРНОГО АЗОТА:

NO₃^- → NO₂^- → NO↑ → N₂O↑ → N₂

Денитрификация осуществляется в АНАЭРОБНЫХ УСЛОВИЯХ при наличии ЛЕГКОДОСТУПНОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА и НИТРАТОВ.

Микроорганизмы используют нитрат для двух целей:

1. Извлечение азота из нитратов для синтеза азотсодержащих компонентов клетки;

2. Осуществление «НИТРАТНОГО ДЫХАНИЯ» - нитрат в анаэробных условиях служит конечным акцептором электронов.

Процесс восстановления нитрата катализируется ферментом НИТРАТРЕДУКТАЗОЙ (молибденсодержащий фермент).

Денитрифицирующие бактерии – факультативно анаэробные, подвижные грамотрицательные или грамположительные палочковидные бактерии. Это палочковидные бактерии родов Thiobacillus (T. denitrificans), Pseudomonas (Ps. fluorescens, Ps. aeruginosa, Ps. stutzeri), Achromobacter, Bacillus, кокковые Paracoccus denitrificans.

Денитрифицирующие бактерии широко распространены в водоёмах, деятельность которых отрицательна, так как азот нитратов, усваиваемый водорослями, переходит в неиспользуемый или свободный азот.

Потеря азота водоёмом в результате денитрификации составляет до 14%. Денитрификаторов значительно больше в иловых отложениях, чем в водной массе.

При биологической очистке сточных вод процесс денитрификации выполняет двоякую роль. С одной стороны, денитрификация – полезный процесс, так как из воды удаляется азот. С другой стороны, денитрификация затрудняет нормальную эксплуатацию вторичных отстойников аэротенков, так как частички активного ила насыщаются пузырьками газообразного азота и хуже отделяются от жидкости во вторичном отстойнике, нарушая нормальный режим их работы.

АЗОТФИКСАЦИЯ – это усвоение молекулярного азота атмосферы азотфиксирующими бактериями, связывание его с другими элементами и перевод в органические соединения, в частности, белки.

В результате азотфиксации из азота атмосферы, недоступного растениям и животным, микроорганизмами синтезируется аммиак, из которого строятся клеточные белки микробов и растений.

Фиксация молекулярного азота идёт ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫМ ПУТЁМ, в результате которого образуется АММИАК:

2H 2H

N₂ → N₂H₂ → NH₂- NH₂ → 2NH₃

диамин гидразин

У азотфиксирующих бактерий в клетке имеется сложный ферментный комплекс, который осуществляет фиксацию азота – НИТРОГЕНАЗА, состоящую из двух высокомолекулярных компонентов, содержащих в своём составе МОЛИБДЕН и ЖЕЛЕЗО. Транспорт электронов к нитрогеназе при фиксации азота осуществляют белки ФЕРРЕДОКСИН и АЗОТОФЛАВИН.

К азотфиксирующим бактериям, обитающих в водоёмах, относят:

Бактерии рода Azotobacter (Az. chroococcum; менее активны - Az. agile, Az. vinelandii) в молодой культуре – крупные подвижные палочки с капсулой. По мере старения подвижность утрачивается, клетки становятся шаровидными, уплотняется слизистая капсула, цитоплазма становится грубозернистой и образуется покоящаяся форма – ЦИСТА. Азотобактер – аэроб, гетеротроф.

2. Бактерии Clostridium pasteurianum – грамположительные крупные подвижные споровые палочки (cпора в центре клетки - форма веретена). Зрелая спора окружена студенистой капсулой в виде треугольника с несколько закругленными концами. Азотфиксирующие клостридии встречаются повсеместно в грунтах пресных водоёмов, в мелких и прибрежных водах. Бактерии анаэробы, гетеротрофы.

Так как при питании атмосферным азотом клостридии нуждаются в кислороде, и в тоже время он на них оказывает ядовитое действие, клостридии развиваются в сожительстве с другими сапрофитными бактериями. Сапрофиты, поглощая кислород из среды, создают условия для прорастания спор Clostridium pasteurianum. Когда же споры прорастают, клостридии начинают ассимилировать молекулярный азот (и частично обогащать им среду) и условия для развития сопутствующих бактерий улучшаются.

Азотфиксацию наблюдают как в пресных, так и в морских экосистемах. Азотобактер, как правило, обнаруживается в бактериопланктоне зарослей водных растений, в зонах растительных удобрений, на поверхности водорослей, мелководье или придонных слоях воды, содержащих большие количества ила. Очень часто Az. аgile обнаруживается в загрязненных водоёмах - в городских сточных водах.

В практике прудовых рыбоводных хозяйств используют препарат АЗОТОБАКТЕРИН, приготовленный из клеток азотобактера: при внесении в пруд азотобактер активно размножается на продуктах растительной массы, тем самым возрастает количество связанного азота.

Дата добавления: 2014-01-06