Avainero – nitrifioivat vs denitrifioivat bakteerit
Typpi on olennainen ravintoaine eläville organismeille, ja on erittäin tärkeää, että saatavilla oleva typpi tasapainotetaan ja kierrätetään elävien organismien käyttöön. Typpi on luonnollisessa kaksiatomisessa muodossaan (N2), jota kasvit eivät voi absorboida biologisten toimintojensa vuoksi. Prosessia, jossa kiinteä kaksiatominen typpi hapetetaan nitraateiksi ja nitriiteiksi, kutsutaan nitrifikaatioksi; Tämän tekevät useimmiten bakteerilajit, jotka voivat hyödyntää typpeä sen kiinteässä muodossa. Ilmakehän typpitasapainon ylläpitämiseksi kaksiatomista typpeä tulisi tuottaa kierrätysmekanismilla, jossa nitraatit ja nitriitit pelkistetään takaisin kaksiatomiseksi typeksi bakteerilajien toimesta. Tätä prosessia kutsutaan denitrifikaatioksi. Näin ollen näissä kahdessa prosessissa mukana olevat bakteerit luonnehditaan nitrifioiviksi ja denitrifioiviksi bakteereiksi. Keskeinen ero nitrifioivien ja denitrifioivien bakteerien välillä on se, että nitrifioivat bakteerit pystyvät hapettamaan saatavilla olevan ammoniakin nitraatiksi ja nitriitiksi, kun taas denitrifioivat bakteerit pystyvät pelkistämään nitraatit ja nitriitit luonnossa esiintyväksi kaksiatomiseksi typpikaasuksi.
Mitä ovat nitrifioivat bakteerit?
Nitrifioivat bakteerit ovat kemolitotrofisia aerobisia bakteereja, jotka pystyvät hapettamaan NH3 maaperässä nitraateiksi tai nitriiteiksi. NH3 maaperässä esiintyy ionisessa muodossaan NH4+ Täydellinen nitrifikaatio tapahtuu kahdessa prosessissa, jossa NH3 hapetetaan ensin nitriitiksi (NO2–) ja sen jälkeen nitraatiksi (NO) 3–), jota kasvit hyödyntävät.
- NH4+ + O2 EI2 – + H+ + H2O
-
EI2–+ O2 EI3 –
Ero nitrifioivien ja denitrifioivien bakteerien välillä Kuva 01: Typen kierto
Esimerkkejä nitrifioivista bakteereista, jotka suorittavat ensimmäisen nitrifikaatioreaktion, ovat Nitrosomonas ja Nitrospira, jotka kuuluvat proteobakteerien β-alaluokkaan. Bakteerit, jotka pystyvät suorittamaan nitrifikaatioprosessin toisen reaktion ja tuottamaan nitraattia, sisältävät Nitrobakteerit, jotka kuuluvat proteobakteerien α-alaluokkaan.
Mitä ovat denitrifioivat bakteerit?
Denitrifioivat bakteerit ovat eräänlaisia kemolitotrofisia anaerobisia tai aerobisia bakteereja, jotka pystyvät pelkistämään nitraatit ja nitriitit kaasumaisiin typen muotoihin. Kaksi päämuotoa ovat kaksiatominen typpi (N2) ja typpioksiduuli (N2O). Tämän prosessin kautta ilmakehän typpitasot palautuvat normaaliin pitoisuuteen. Denitrifikaatioreaktio on kuvattu alla.
EI3– → EI2–→ NO + N2O → N2 (g)
Kuva 02: Denitrifikaatio
Denitrifikaatioon osallistuvia fakultatiivisia anaerobeja ovat Thiobacillus denitrificans ja Micrococcus denitrificans. Pseudomonas denitificans on aerobinen denitrifioiva bakteeri.
Mitä yhtäläisyyksiä nitrifioivien ja denitrifioivien bakteerien välillä on?
- Nitrifioivat ja denitrifioivat bakteerit ovat kemolitoautotrofisia.
- Suurin osa niistä on maaperässä leviäviä bakteereja.
- Molemmat ryhmät osallistuvat biosfäärin typpitasapainon ylläpitämiseen
- Sekä nitrifikaatio- että denitrifikaatiobakteerit sisältävät entsyymejä, jotka katalysoivat nitrifikaatio- ja denitrifikaatioreaktioita
- Sekä nitrifioivia että denitrifioivia bakteereja käytetään teollisuudessa.
Mitä eroa on nitrifioivilla ja denitrifioivilla bakteereilla?
Nitrifioivat vs denitrifioivat bakteerit |
|
| Nitrifikaatiobakteerit ovat bakteerilajeja, jotka pystyvät hapettamaan maaperässä olevan ammoniumin nitraateiksi, joita kasvit voisivat hyödyntää. | Denitrifioivat bakteerit ovat bakteerilajeja, jotka pystyvät pelkistämään nitraatit tai nitriitit kaasumaisiin muotoihin, kuten typpioksiduuliin tai kaksiatomiseksi typeksi. |
| Reaktion tyyppi | |
| Nitrifikaatio on hapetusreaktio. | Denitrifikaatio on pelkistysreaktio. |
| Muodostetut tuotteet | |
| Nitrifioivat bakteerit tuottavat nitraattia tai nitriittiä. | Denitrifioivat bakteerit tuottavat typpioksiduulia tai kaksiatomista typpeä. |
| Reaktion esiaste | |
| Nitrifioivat bakteerit käyttävät ammoniakkia tai ammoniumioneja. | Denitrifioivat bakteerit käyttävät esiasteinaan nitraattia tai nitriittiä. |
| Hapentarve | |
| Suurin osa nitrifioivista bakteereista on aerobisia. | Denitrifioivat bakteerit voivat olla aerobisia tai fakultatiivisia anaerobisia. |
| Teollinen käyttö | |
| Nitrifioivia bakteereja käytetään typpilannoitteina. | Denitrifikoivia bakteereja käytetään jätevesien käsittelyjärjestelmissä typpipitoisen jätteen hajottamiseen. |
Yhteenveto – Nitrifioivat vs. denitrifioivat bakteerit
Typpikierto on yksi tärkeimmistä biogeokemiallisista kierroksista luonnossa, jossa ilmakehän typpi muuttuu erilaisiksi kemiallisiksi muodoiksi, jolloin se on elävien organismien käytettävissä. Nitrifikaatioprosessi on oksidatiivinen prosessi, jossa maaperässä ammoniumina oleva typpi muuttuu nitraateiksi ja nitriiteiksi, mikä lisää typen biologista hyötyosuutta eliöiden käyttöön. Denitrifikaation aikana nitriitit ja nitraatit pelkistyvät kaasumaisiin muotoihin (diatominen typpi ja typpioksiduuli). Tämä on ero nitrifioivien ja denitrifioivien bakteerien välillä. Molemmista näistä prosesseista on tehty biologisesti edullisia mikrobien, erityisesti kemolitotrofisten bakteerien, osallistuminen. Tällä hetkellä näitä bakteereja pidetään teollisesti tärkeinä maatalous- ja ympäristöbiotekniikan aloilla. Siksi niistä on tullut potentiaalinen tutkimusaihe biotekniikan alalla.
Lataa PDF-versio nitrifioivista vs denitrifioivista bakteereista
Voit ladata tämän artikkelin PDF-version ja käyttää sitä offline-tarkoituksiin lainaushuomautuksen mukaisesti. Lataa PDF-versio tästä Ero nitrifioivien ja denitrifioivien bakteerien välillä.
