Ključna razlika – nitrifikacijske proti denitrifikacijskim bakterijam
Dušik je bistveno hranilo za žive organizme, zato je zelo pomembno, da je razpoložljivi dušik dobro uravnotežen in recikliran, da ga lahko uporabijo živi organizmi. Dušik obstaja v svoji naravni diatomski obliki (N2), ki je rastline ne morejo absorbirati za svoje biološke funkcije. Postopek oksidacije vezanega dvoatomnega dušika v nitrate in nitrite imenujemo nitrifikacija; to največkrat storijo bakterijske vrste, ki lahko uporabljajo dušik v njegovi fiksni obliki. Da bi ohranili ravnovesje dušika v ozračju, je treba dvoatomski dušik proizvajati z mehanizmom recikliranja, kjer bakterijske vrste reducirajo nitrate in nitrite nazaj v dvoatomni dušik. Ta proces se imenuje denitrifikacija. Tako so bakterije, vključene v ta dva procesa, označene kot nitrifikacijske bakterije in denitrifikacijske bakterije. Ključna razlika med nitrifikacijskimi in denitrifikacijskimi bakterijami je v tem, da so nitrifikacijske bakterije sposobne oksidirati razpoložljivi amoniak v nitrat in nitrit, medtem ko so denitrifikacijske bakterije sposobne reducirati nitrate in nitrite v naravno prisotno dvoatomno obliko plinastega dušika.
Kaj so nitrificirajoče bakterije?
Nitrifikacijske bakterije so kemolitotrofne aerobne bakterije, ki so sposobne oksidirati NH3 v tleh v nitrat ali nitrit. NH3 v tleh obstaja v svoji ionski obliki NH4+ Popolna nitrifikacija poteka v dveh procesih, kjer se NH3 najprej oksidira v nitrit (NO2–), ki mu sledi nitrat (NO 3–), ki ga uporabljajo rastline.
- NH4+ + O2 NO2 – + H+ + H2O
-
NE2–+ O2 NO3 –
Razlika med nitrifikacijskimi in denitrifikacijskimi bakterijami Slika 01: Kroženje dušika
Primeri nitrificirajočih bakterij, ki izvedejo prvo reakcijo nitrifikacije, vključujejo Nitrosomonas in Nitrospira, ki spadata v podrazred β Proteobacteria. Med bakterije, ki so sposobne izvajati drugo reakcijo procesa nitrifikacije in proizvajati nitrat, spadajo Nitrobacter, ki spadajo v podrazred α Proteobacteria.
Kaj so denitrifikacijske bakterije?
Denitrifikacijske bakterije so vrsta kemolitotrofnih anaerobnih ali aerobnih bakterij, ki lahko reducirajo nitrate in nitrite v plinaste oblike dušika. Dve glavni obliki sta dvoatomski dušik (N2) in dušikov oksid (N2O). S tem procesom se ravni atmosferskega dušika regenerirajo na normalno koncentracijo. Reakcija denitrifikacije je prikazana spodaj.
NE3– → NE2–→ NE + N2O → N2 (g)
Slika 02: Denitrifikacija
Fakultativni anaerobi, ki sodelujejo pri denitrifikaciji, so Thiobacillus denitrificans in Micrococcus denitrificans. Pseudomonas denitificans je aerobna denitrifikacijska bakterija.
Kakšne so podobnosti med nitrifikacijskimi in denitrifikacijskimi bakterijami?
- Nitrificirajoče in denitrifikacijske bakterije so kemolitoavtotrofne.
- Večina jih je bakterij iz zemlje.
- Obe skupini sodelujeta pri vzdrževanju ravnovesja dušika v biosferi
- Tako nitrificirajoče kot denitrifikacijske bakterije vsebujejo encime, ki katalizirajo reakcije nitrifikacije in denitrifikacije
- Tako nitrificirajoče kot denitrifikacijske bakterije se uporabljajo v industriji.
Kakšna je razlika med nitrifikacijskimi in denitrifikacijskimi bakterijami?
Nitrificirajoče proti denitrifikacijskim bakterijam |
|
| Nitrifikacijske bakterije so bakterijske vrste, ki so sposobne oksidirati amonij v tleh v nitrate, ki bi jih rastline lahko uporabile. | Denitrifikacijske bakterije so bakterijske vrste, ki lahko reducirajo nitrate ali nitrite v plinaste oblike, kot sta dušikov oksid ali diatomski dušik. |
| Vrsta reakcije | |
| Nitrifikacija je oksidacijska reakcija. | Denitrifikacija je reakcija redukcije. |
| Products Formed | |
| Nitrificirajoče bakterije proizvajajo nitrat ali nitrit. | Denitrifikacijske bakterije proizvajajo dušikov oksid ali dvoatomski dušik. |
| Prekurzorji za reakcijo | |
| Nitrificirajoče bakterije uporabljajo amoniak ali amonijeve ione. | Denitrifikacijske bakterije uporabljajo nitrat ali nitrit kot svoje predhodnike. |
| Potreba po kisiku | |
| Večina nitrificirajočih bakterij je aerobnih. | Denitrifikacijske bakterije so lahko aerobne ali fakultativno anaerobne. |
| Industrijska uporaba | |
| Nitrifikacijske bakterije se uporabljajo kot dušikova gnojila. | Denitrifikacijske bakterije se uporabljajo v sistemih za upravljanje odpadnih voda za razgradnjo dušikovih odpadkov. |
Povzetek – Nitrifikacijske proti denitrifikacijskim bakterijam
Cikel dušika je eden najpomembnejših biogeokemičnih ciklov v naravi, kjer se atmosferski dušik pretvori v različne kemične oblike, zaradi česar je na voljo živim organizmom za uporabo. Proces nitrifikacije je oksidativni proces, pri katerem se dušik, ki je v tleh prisoten kot amonij, pretvori v nitrate in nitrite, s čimer se poveča biološka uporabnost dušika za organizme. Med denitrifikacijo se nitriti in nitrati reducirajo v plinaste oblike (dvoatomski dušik in dušikov oksid). To je razlika med nitrifikacijskimi in denitrifikacijskimi bakterijami. Oba procesa sta biološko ugodna zaradi vpletenosti mikrobov, zlasti kemolitotrofnih bakterij. Trenutno te bakterije veljajo za industrijsko pomembne na področju kmetijske in okoljske biotehnologije. Zato so postali potencialna raziskovalna tema na področju biotehnologije.
Prenesite PDF različico nitrificirajočih proti denitrifikacijskim bakterijam
Lahko prenesete PDF različico tega članka in jo uporabite za namene brez povezave v skladu z opombo o citiranju. Prenesite PDF različico tukaj. Razlika med nitrifikacijskimi in denitrifikacijskimi bakterijami.
