biotechnologia


 
 

Denitryfikacja

nitryfikacjaDenitryfikacja jest procesem, w czasie którego redukowane są nieorganiczne formy azotu, takie jak azotany. Proces ten odgrywa znaczącą rolę w obiegu azotu w przyrodzie. Jest przeprowadzany przez fakultatywne anaerobowe mikroorganizmy. Donorami elektronów może być źródło organiczne w przypadku denitryfikacji heterotroficznej lub źródło nieorganiczne w denitryfikacji autotroficznej.


Asymilacyjna oraz dysymilacyjna redukcja azotanów

Biologiczne usuwanie azotynów jest prowadzone na drodze dysymilacyjnej lub asymilacyjnej. Organizmy zdolne do asymilacyjnej redukcji azotanów konwertują substraty do azotu amonowego, który służy jako źródło azotu w komórkowych syntezach. Proces ten zachodzi w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych. W przypadku dysymilacyjnej redukcji azotanów produktami są tlenki azotu oraz azot cząsteczkowy. Proces ten prowadzony jest przez dwie grupy organizmów prokariotycznych. Pierwsza grupa organizmów redukuje azotany do azotynów lub amoniaku. Proces ten jest prowadzony przez bakterie fermentacyjne, wykorzystujące azotany jako końcowy akceptor elektronów. Druga grupa redukuje azotany poprzez azotyny do azotu gazowego i jest przeprowadzany przez szeroką grupę organizmów prokariotycznych. Większość z nich należy do fakultatywnych anaerobów oraz używa azotanów jako końcowy akceptor elektronów w obecności tlenu. Jednakże należy pamiętać, że większość organizmów potrafi przeprowadzić również proces denitryfikacji w warunkach beztlenowych. Chociaż końcowym produktem jest azot cząsteczkowy, w pewnych warunkach dochodzi do akumulacji związków pośrednich, takich jak: azotany, tlenki i podtlenki azotu. Ogólnie reakcję redukcji azotanów można zapisać w następujący sposób:

NO3- → NO2- → NO → N2O → N2


Heterotroficzna i autotroficzna denitryfikacja

W przypadku heterotroficznej redukcji azotanów bakterie denitryfikacyjne wykorzystują protony i elektrony pochodzące z organicznych związków węgla. Związkami tymi mogą być: węglowodany, organiczne alkohole, aminokwasy oraz kwasy tłuszczowe. Poniżej reakcja przedstawiająca wykorzystanie octanu jako źródła węgla w procesie denitryfikacji:

5CH3COO- + 8NO3- + 3H+ → 10HCO3- + 4N2 + 4H2O

Niektóre bakterie denitryfikacyjne wykorzystują jako donory elektronów nieorganiczne związki, takie jak: wodór, zredukowaną siarkę, magnez oraz żelazo. W tym przypadku mówimy o autotroficznej denitryfikacji. Dodatkowo mikroorganizmy te biorą udział w obiegu tych pierwiastków w przyrodzie.


Czynniki wpływające na przebieg denitryfikacji

Wśród czynników regulujących przebieg procesu denitryfikacji należy wymienić tlen, chociaż bakterie denitryfikacyjne jako fakultatywne beztlenowcowe potrafią przeprowadzić redukcję azotanów w warunkach beztlenowych. Z drugiej strony niekompletna redukcja zachodzi, jeżeli poziom tlenu jest niski. Wynika to ze zróżnicowanej represji enzymów uczestniczących w denitryfikacji przez tlen. Innymi ważnymi czynnikami wpływającymi na przebieg tego procesu są: odczyn pH, stężenie azotanów, temperatura, wilgotność oraz natężenie światła. Optymalne pH dla procesu denitryfikacji wynosi ok. 7,0 – 8,5. Często ograniczenie dostępu związków węgla powoduje akumulację pośrednich produktów redukcji, takich jak: NO2 oraz N2O. W dodatku tempo procesu denitryfikacji zależy od rodzaju źródła węgla, np. reakcja szybciej przebiega jeżeli używany jest octan niż w przypadku glukozy lub etanolu.


Charakterystyka bakterii denitryfikacyjnych

Bakterie denitryfikacyjne to grupa bakterii, które redukują azotany. Do najważniejszych przedstawicieli należą: Thiobacillus denitrificans, Micrococcus denitrificans, kilka gatunków należących do Serratia, Pseudomonas, Paueruginosa, Bacillus licheniformiis oraz Achromobacter. Pseudomonas aeruginosa w warunkach beztlenowych może również przeprowadzać proces redukcji związków azotu. Jak już wcześniej wspomniano, bakterie te należą do względnych beztlenowców. Większość z nich żyje w glebie, niektóre w środowisku wodnym.


Znaczenie denitryfikacji

Proces denitryfikacji odgrywa istotną rolę w przyrodzie, przede wszystkim dlatego że poziom azotanów ma niezwykle ważne znaczenie dla jakości wód. Chociaż azotany nie są tak toksyczne jak amoniak, ich wysoki poziom może mieć negatywny wpływ na rozwój organizmów, przede wszystkim wodnych. Dodatkowo azotany są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, więc mimo iż ich akumulacja następuje w glebie, spływają razem z wodą do zbiorników wodnych. Nagromadzenie się tych związków przyczynia się do eutrofizacji jezior. Denitryfikacja ma duże znaczenie w rozkładzie martwej materii. Proces ten ma też negatywny wpływ na uprawy roślin, ponieważ może usuwać nawozy z gleby, zmniejszając w ten sposób jej żyzność. Denitryfikacja wpływa również na obieg węgla, siarki i fosforu w przyrodzie, ponieważ niektóre bakterie denitryfikacyjne wykorzystują te pierwiastków jako donory elektronów.


Agata Gajda


Źródło:
http://www.umich.edu/~lehnert/denitrification.html
http://library.thinkquest.org/26026/Science/denitrification.html
http://extension.missouri.edu/publications/DisplayPub.aspx?P=WQ255
http://nptel.iitm.ac.in/courses/Webcourse-contents/IIT-KANPUR/wasteWater/Lecture%2034.htm
http://www.thewaterplanetcompany.com/docs/WPC_Nitrification%20&%20Denitrification%20.pdf
http://www.microbiologyprocedure.com/nitrogen-fixation/denitrifying-bacteria.htm
Jaap van Rijn, Yossi Tal, Harold J. Schreier (2006) Denitrification in recirculating systems: Theory and applications Aquacultural Engineering 34, 364–376
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/157733/denitrifying-bacteria


Komentarze

Widok Uszereguj
Tylko zarejestrowani mogą dodawać komentarze. Zarejestruj się/Zaloguj

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

76 gości oraz 0 użytkowników online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 
 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły. VitaInSilica Portal popularnonaukowy

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2016 e-biotechnologia.pl
stat4u