biotechnologia


 
 

Nitryfikacja

nitryfikacja Nitryfikacja jest naturalnym procesem biologicznym, podczas którego bakterie nitryfikacyjne konwertują toksyczny amoniak lub sole amonowe do mniej szkodliwego azotanu. Proces ten odgrywa niezwykle ważną rolę w przyrodzie.

Przebieg procesu nitryfikacji
Nitryfikacja jest procesem dwuetapowym. W pierwszym etapie bakterie z rodzaju Nitrosomonas przekształcają amoniak lub sole amonowe do azotynów. W drugim etapie bakterie z rodzaju Nitrobacter przekształcają azotyny w azotany. Reakcje te przebiegają bardzo szybko, dlatego poziom azotynów nigdy nie jest wysoki. Pierwszy etap nitryfikacji można podzielić na 3 podetapy:
1. Amoniak jest utleniany do hydroksyaminy (NH2OH) za pomocą enzymu monooksygenazy

NH3 + O2 + 2 H++ 2 e- => NH2OH + H2O

2. Hydroskyamina jest utleniania do azotynów

NH2OH + H2O => NO2- + 5H++ 4e-

3. Elektrony, tlen oraz wolny wodór są przekształcane w wodę

½ O2 + 2 H++ 2 e- => H2O

Sumarycznie cały etap można zapisać następująco:

NH3 + 1.5 O2 => NO2- + H++ H2O

W trakcie etapu drugiego procesu nitryfikacji możemy wyróżnić dwa podetapy. Ten etap katalizowany jest odpowiednią oksydoreduktazę.
1. Azotyny są utleniane do azotanów

NO2- + H2O => NO3- + 2 H++ 2 e-

2. Elektrony, tlen oraz protony są przekształcane w wodę

½ O2 + 2 H++ 2 e- => H2O

Sumarycznie cały etap drugi można zapisać następująco:

NO2- + ½ O2 => NO3-

Całkowity proces nitryfikacji można podsumować:

NH3 + 2 O2 => NO3- + H++ H2O


Charakterystyka bakterii nitryfikacyjnych oraz warunków nitryfikacji
Bakterie nitryfikacyjne należą do grupy bezwzględnych tlenowców. W związku z tym, proces nitryfikacji przebiega w warunkach tlenowych. Oba gatunki bakterii należą do Gram ujemnych. Należą do obligatoryjnych chemolitoautotrofów, czyli ich źródłem energii jest energia chemiczna, donorem elektronów związek nieorganiczny, natomiast źródłem węgla dwutlenek węgla. Nie mogą wykorzystywać materii organicznej jako źródła energii. W celu pozyskania energii utleniają odpowiednio amoniak lub azotyny. Jednakże ilość energii uzyskiwana w wyniku tych reakcji chemicznych jest mała. W związku z tym bakterie te wykształciły mechanizmy, które umożliwiają im przeprowadzenie bardzo wydajnie tych procesów. W wyniku tego uzyskują odpowiednią ilość energii potrzebną do życia. Najlepsze warunki egzystencji zapewnia im życie w kolonii. Bakterie te nie tworzą zarodników. Z tego powodu w trudnych warunkach potrafią przeżyć tylko krótki okres aż do wyczerpania materiałów zapasowych.
Prawidłowy przebieg procesu nitryfikacji zależy od wielu czynników. Czynniki takie jak dostępność materii organicznej, zawartość wody i tlenu, temperatura i pH gleby wpływają na jakość tego procesu. Ciepłe, wilgotne gleby z dobrym natlenieniem sprzyjają nitryfikacji. Praktycznie, proces ten przebiega w sposób aktywny w miesiącach wiosennych oraz letnich, natomiast ulega spowolnieniu jesienią, a zimą praktycznie nie przebiega. Bakterie nitryfikujące są inhibowane przez kwas azotowy oraz amoniak.

Znaczenie nitryfikacji
Proces ten zachodzi wszędzie tam, gdzie powstaje wolny amoniak (głównie z rozkładu materii organicznej) lub jest on sztucznie wprowadzany do środowiska (np. nawożenie pól uprawnych). Obejmuje środowiska takie jak: gleba, ścieki, osady oraz wody powierzchniowe, w tym morza i oceany. Jest to bardzo ważny proces w obiegu azotu w środowisku naturalnym. Zaburzenia w procesie nitryfikacji zakłócają prawidłowy cykl biochemiczny azotu. Gospodarka człowieka często powoduje, że proces nitryfikacji przeważa nad procesem denitryfikacji, co prowadzi do nagromadzenia się azotanów. Przyczynia się to do zanieczyszczenia wód gruntowych oraz eutrofizacji jezior. Jest to również niebezpieczne dla zwierząt oraz człowieka, szczególnie dla kobiet w ciąży. Wysoki poziom azotanów może być niezwykle niebezpieczny dla noworodków, ponieważ może spowodować niedotlenienie, a nawet uduszenie. Najczęstszym objawem zatrucia azotanami u dzieci jest niebieskawy odcień skóry, szczególnie wokół oczu i ust. Powszechnie te objawy zatrucia są nazywane jako tzw. zespół blue-baby. Należy pamiętać, że gotowanie nie zmniejsza ilości azotanów. Poszukuje się alternatywnych źródeł wody, jeżeli przekraczany jest dopuszczalny poziom azotanów. Równie niebezpieczne jest nagromadzenie się azotanów w zbiornikach wodnych, ponieważ prowadzi m. in. do zatrucia ryb. Do charakterystycznych objawów należą: rozległe uszkodzenia tkanek, w tym skrzeli i nerek, zaburzenia wzrostu oraz odporności. Jednakże szybki proces nitryfikacji jest niezbędny w rekultywacji ścieków, gdzie usuwanie amoniaku jest pożądane.


Agata Gajda


Źródło:
http://www.thewaterplanetcompany.com/docs/WPC_Nitrification%20&%20Denitrification%20.pdf
http://www.nitrification.org/
http://www.abdn.ac.uk/~mbi010/nitrification.htm
http://nitrificationnetwork.org/Introduction.php#nitrification
http://www.fishdoc.co.uk/filtration/nitrification.htm
http://extension.missouri.edu/publications/DisplayPub.aspx?P=WQ254
http://www.bioconlabs.com/nitribactfacts.html


Komentarze

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

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

130 gości oraz 0 użytkowników online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 

Facebook

Gadżety

Sklep e-biotechnologia.pl
Tematyczne kubki, koszulki, bluzy etc.


Zapraszamy do sklepu

Na skróty

Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego Narodowe Centrum Nauki Narodowe Centrum Badań i Rozwoju Ośrodek Przetwarzania Informacji PAP - Nauka w Polsce Forum Akademickie Fundacja na rzecz Nauki Polskiej Wirtualna Biblioteka Nauki Scopus NCBI PubMed Nature Science Cell

 
 
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