Qidalanma növünə görə məlum olan bütün canlı orqanizmlər iki böyük növə bölünür: hetero- və avtotroflar. Sonuncuların fərqli xüsusiyyəti onların karbon qazından və digər qeyri-üzvi maddələrdən müstəqil olaraq yeni elementlər yaratmaq qabiliyyətidir.
Həyat fəaliyyətini dəstəkləyən enerji mənbələri onların fotoaftotroflara (mənbə yüngüldür) və kemoavtotroflara (mənbə minerallardır) bölünməsini müəyyən edir. Xemoautortofitlər tərəfindən oksidləşən substratın adından asılı olaraq, onlar hidrogen və nitrifikasiya edən bakteriyalara, həmçinin kükürd və dəmir bakteriyalarına bölünür.
Bu məqalə onların arasında ən çox yayılmış qrupa - nitrifikasiya edən bakteriyalara həsr olunacaq.
Kəşf tarixçəsi
Hətta 19-cu əsrin ortalarında alman alimləri nitrifikasiya prosesinin bioloji olduğunu sübut etdilər. Empirik olaraq göstərdilər ki, xloroform kanalizasiya suyuna əlavə edildikdə ammonyakın oksidləşməsi dayanır. Ancaq bunun niyə baş verdiyini izah etmək üçün bunu etmirlərola bilər.
Bunu bir neçə il sonra rus alimi Vinoqradski etdi. O, nitrifikasiya prosesində tədricən iştirak edən iki bakteriya qrupunu müəyyən etdi. Beləliklə, bir qrup ammoniumun azot turşusuna oksidləşməsini təmin etdi, ikinci qrup bakteriyalar isə onun azot turşusuna çevrilməsinə cavabdeh idi. Bu prosesdə iştirak edən bütün nitrifikasiya edən bakteriyalar qram-mənfidir.
Oksidləşmə prosesinin xüsusiyyətləri
Ammonium oksidləşməsi ilə nitritin əmələ gəlməsi prosesi bir neçə mərhələdən ibarətdir və bu proses zamanı NH qrupunun müxtəlif oksidləşmə dərəcələrinə malik azot tərkibli birləşmələr əmələ gəlir.
Ammonium oksidləşməsinin ilk məhsulu hidroksilamindir. Çox güman ki, o, molekulyar oksigenin NH4 qrupuna daxil olması səbəbindən əmələ gəlir, baxmayaraq ki, bu proses nəhayət sübut olunmayıb və mübahisəli olaraq qalır.
Sonra hidroksilamin nitritə çevrilir. Ehtimal ki, proses azot oksidinin ayrılması ilə NOH (hiponitrit) əmələ gəlməsi yolu ilə həyata keçirilir. Bu halda elm adamları nitritin azalması səbəbindən azot oksidinin istehsalını yalnız sintezin əlavə məhsulu hesab edirlər.
Kimyəvi elementlərin istehsalı ilə yanaşı, denitrifikasiya zamanı böyük miqdarda enerji ayrılır. Heterotrof aerob orqanizmlərdə baş verənlərə bənzər, bu halda ATP molekullarının sintezi redoks prosesləri ilə əlaqələndirilir, nəticədə elektronlar oksigenə keçir.
Nitrit oksidləşdikdə tərs daşıma prosesi mühüm rol oynayır.elektronlar. Onun elektronlarının zəncirə daxil edilməsi bilavasitə sitoxromlarda (C-tipi və/yaxud A-tipi) baş verir və bu, kifayət qədər böyük miqdarda enerji tələb edir. Nəticədə, kimyaavtotrof nitrifikasiya edən bakteriyalar karbon qazının qurulması və mənimsənilməsi prosesləri üçün istifadə olunan lazımi enerji ehtiyatı ilə tam təmin olunur.
Nitrifikasiya edən bakteriyaların növləri
Nitrobakteriyaların dörd cinsi nitrifikasiyanın birinci mərhələsində iştirak edir:
- nitrosomonas;
- nitrocystis;
- nitrosolubus;
- nitrosospira.
Yeri gəlmişkən, siz təklif olunan şəkildə (mikroskop altında foto) nitrifikasiya edən bakteriyaları görə bilərsiniz.
Eksperimental olaraq, onların arasında mədəniyyətlərdən birini ayırmaq olduqca çətindir və çox vaxt tamamilə qeyri-mümkündür, ona görə də onların nəzərdən keçirilməsi əsasən mürəkkəbdir. Sadalanan mikroorqanizmlərin hamısı 2-2,5 mikrona qədər ölçüdədir və əsasən oval və ya dəyirmi formadadır (çubuq formasına malik olan nitrospiralar istisna olmaqla). Onlar ikili parçalanma və flagella sayəsində istiqamətlənmiş hərəkət qabiliyyətinə malikdirlər.
Nitrifikasiyanın ikinci mərhələsi iştirak edir:
- cins Nitrobacter;
- nitrospin növü;
- nitrokokus.
Nitrbacter cinsinin ən çox öyrənilmiş bakteriya ştammı, onun kəşfçisi Vinogradskinin adını daşıyır. Bu nitrifikasiya edən bakteriyalar armudşəkilli hüceyrələrə malikdir, qönçələnmə yolu ilə çoxalır və mobil (bayraqçıya görə) qız hüceyrəsi əmələ gətirir.
Bakteriyaların strukturu
Tədqiq edilmiş nitrifikasiya edən bakteriyalar digər qram-mənfi mikroorqanizmlərlə oxşar hüceyrə quruluşuna malikdir. Onların bəzilərində hüceyrənin mərkəzində yığın əmələ gətirən kifayət qədər inkişaf etmiş daxili membranlar sistemi var, digərlərində isə daha çox periferiyada yerləşmiş və ya bir neçə yarpaqdan ibarət kubok şəklində struktur əmələ gətirirlər. Göründüyü kimi, nitrifikatorlar tərəfindən xüsusi substratların oksidləşməsi prosesində iştirak edən fermentlər məhz bu birləşmələrlə əlaqələndirilir.
Nitrifikasiya edən bakteriya qida növü
Nitrobakteriyalar məcburi avtotroflardır, çünki onlar ekzogen üzvi maddələrdən istifadə edə bilmirlər. Bununla belə, nitrifikasiya edən bakteriyaların bəzi suşlarının bəzi üzvi birləşmələrdən istifadə etmək qabiliyyəti eksperimental olaraq göstərilmişdir.
Tərkibində aşağı konsentrasiyalarda maya avtolizatları, serin və qlutamat olan substratın nitrobakteriyaların böyüməsini stimullaşdırdığı müəyyən edilmişdir. Bu, həm nitritin varlığında, həm də qida mühitində olmadıqda baş verir, baxmayaraq ki, proses xeyli yavaşdır. Əksinə, nitritin iştirakı ilə asetatın oksidləşməsi dayandırılır, lakin onun karbonunun proteinə, müxtəlif amin turşularına və digər hüceyrə komponentlərinə daxil olması əhəmiyyətli dərəcədə artır.
Çoxsaylı eksperimentlər nəticəsində nitrifikasiya edən bakteriyaların hələ də heterotrof qidalanmaya keçə bildiyinə dair məlumatlar əldə edilib, lakin onların belə şəraitdə nə qədər məhsuldar və nə qədər müddət mövcud ola biləcəyini hələ də görmək lazımdır. Nə qədər ki, məlumat kifayətdirbu məsələ ilə bağlı yekun nəticə çıxarmaq uyğun deyil.
Nitrifikasiya edən bakteriyaların yaşayış yeri və əhəmiyyəti
Nitrifikasiya edən bakteriyalar kemoautotroflardır və təbiətdə geniş yayılmışdır. Onlar hər yerdə tapılır: torpaqda, müxtəlif substratlarda, həmçinin su obyektlərində. Onların həyati fəaliyyəti prosesi təbiətdəki ümumi azot dövrünə böyük töhfə verir və əslində böyük nisbətlərə çata bilər.
Məsələn, Atlantik okeanından təcrid olunmuş nitrocystis oceanus kimi mikroorqanizm məcburi halofillərə aiddir. Yalnız dəniz suyunda və ya onu ehtiva edən substratlarda mövcud ola bilər. Belə mikroorqanizmlər üçün təkcə yaşayış yeri deyil, həm də pH və temperatur kimi sabitlər vacibdir.
Bütün məlum nitrifikasiya edən bakteriyalar məcburi aeroblar kimi təsnif edilir. Ammoniumu azot turşusuna və azot turşusunu azot turşusuna oksidləşdirmək üçün onlara oksigen lazımdır.
Habitat şəraiti
Alimlərin müəyyən etdiyi digər mühüm məqam da nitrifikasiya edən bakteriyaların yaşadığı yerdə üzvi maddələrin olmamasıdır. Nəzəriyyə irəli sürüldü ki, bu mikroorqanizmlər, prinsipcə, kənardan gələn üzvi birləşmələrdən istifadə edə bilməzlər. Onlara hətta məcburi avtotroflar da deyilir.
Sonradan qlükoza, karbamid, pepton, qliserin və digər üzvi maddələrin nitrifikasiya edən bakteriyalara zərərli təsiri dəfələrlə sübuta yetirildi, lakin təcrübələr dayanmır.
Nitrifikasiya edən bakteriyaların əhəmiyyətitorpaq
Son vaxtlara qədər nitrifikatorların torpağa faydalı təsir göstərdiyinə, ammoniumu nitratlara qədər parçalayaraq onun münbitliyini artırdığına inanılırdı. Sonuncular yalnız bitkilər tərəfindən yaxşı mənimsənilmir, həm də özləri tərəfindən müəyyən mineralların həllolma qabiliyyətini artırır.
Lakin son illərdə elmi baxışlar dəyişir. Təsvir edilən mikroorqanizmlərin torpağın münbitliyinə mənfi təsiri aşkar edilmişdir. Nitrifikasiya edən bakteriyalar, nitratlar əmələ gətirir, ətraf mühiti turşulaşdırır, bu həmişə müsbət deyil, həm də torpağın ammonium ionları ilə nitratlardan daha çox doymasına səbəb olur. Üstəlik, nitratlar N2-a qədər azaldılma qabiliyyətinə malikdir (denitrifikasiya zamanı), bu da öz növbəsində torpaqda azotun azalmasına səbəb olur.
Nitrifikasiya edən bakteriyaların təhlükəsi nədir?
Nitrobakteriyaların bəzi ştammları üzvi substratın mövcudluğunda ammoniumu oksidləşdirərək hidroksilamin, sonra isə nitritlər və nitratlar əmələ gətirir. Həmçinin, belə reaksiyalar nəticəsində hidroksamik turşular yarana bilər. Üstəlik, bir sıra bakteriyalar tərkibində azot olan müxtəlif birləşmələrin (oksimlər, aminlər, amidlər, hidroksamatlar və digər nitro birləşmələr) nitrifikasiyası prosesini həyata keçirir.
Müəyyən şəraitdə heterotrofik nitrifikasiyanın miqyası nəinki böyük, həm də çox zərərli ola bilər. Təhlükə ondan ibarətdir ki, bu cür transformasiyalar zamanı zəhərli maddələrin, mutagenlərin və kanserogenlərin əmələ gəlməsi baş verir. Buna görə də elm adamları yaxındanbu mövzunu öyrənmək üzərində işləyirik.
Hər zaman əlinizdə olan bioloji filtr
Nitrifikasiya edən bakteriyalar mücərrəd anlayış deyil, həyatın çox yayılmış formasıdır. Üstəlik, onlar insanlar tərəfindən tez-tez istifadə olunur.
Məsələn, bu bakteriyalar akvariumlar üçün bioloji filtrlərin bir hissəsidir. Bu tip təmizləmə daha ucuzdur və mexaniki təmizləmə qədər zəhmət tələb etmir, lakin eyni zamanda nitrifikasiya edən bakteriyaların böyüməsini və həyati fəaliyyətini təmin etmək üçün müəyyən şərtlərə riayət etməyi tələb edir.
Onlar üçün ən əlverişli mikroiqlim ətraf mühitin temperaturu (bu halda su) 25-26 dərəcə Selsi, daimi oksigen tədarükü və su bitkilərinin olmasıdır.
Kənd təsərrüfatında nitrifikasiya edən bakteriyalar
Məhsuldarlığı artırmaq üçün fermerlər tərkibində nitrifikasiya edən bakteriyalar olan müxtəlif gübrələrdən istifadə edirlər.
Bu halda torpağın qidalanması nitrobakteriyalar və azotobakteriyalar tərəfindən təmin edilir. Bu bakteriyalar torpaqdan və sudan oksidləşmə prosesində kifayət qədər böyük miqdarda enerji əmələ gətirən lazımi maddələri çıxarırlar. Bu, alınan enerjinin karbon qazı və sudan üzvi mənşəli mürəkkəb molekulların əmələ gəlməsinə sərf edildiyi zaman kemosintez adlanan prosesdir.
Bu mikroorqanizmlər ətraf mühitdən qida maddələrinə ehtiyac duymurlar - onları özləri istehsal edə bilərlər. Belə ki, əgər həm də avtotrof olan yaşıl bitkilər lazımdırsagünəş işığı, o zaman nitrifikasiya edən bakteriyalar üçün lazım deyil.
Özünü təmizləyən torpaq
Torpaq təkcə bitkilərin deyil, həm də bir çox canlı orqanizmlərin böyüməsi və çoxalması üçün ideal substratdır. Buna görə də onun normal vəziyyəti və balanslaşdırılmış tərkibi son dərəcə vacibdir.
Nitrifikasiya edən bakteriyaların həm də torpağın bioloji təmizlənməsini təmin etdiyini xatırlamaq lazımdır. Onlar torpaqda, su anbarlarında və ya humusda olmaqla, digər mikroorqanizmlərin və tullantı üzvi materialların buraxdığı ammonyakı nitratlara (daha dəqiq desək, azot turşusu duzlarına) çevirirlər. Bütün proses iki addımdan ibarətdir:
- Ammiakın nitritə oksidləşməsi.
- Nitritin nitrata oksidləşməsi.
Eyni zamanda, hər bir mərhələ mikroorqanizmlərin ayrı-ayrı növləri ilə təmin edilir.
Qondarma pis dairə
Enerjinin dövranı və Yer kürəsində həyatın saxlanması bütün canlıların mövcudluğunun müəyyən qanunlarına riayət edilməsi sayəsində mümkündür. İlk baxışdan təhlükənin nə olduğunu anlamaq çətindir, amma əslində hər şey olduqca sadədir.
Məktəb dərsliyindən aşağıdakı şəkli təsəvvür edək:
- Qeyri-üzvi maddələr mikroorqanizmlər tərəfindən emal edilir və beləliklə, torpaqda bitkilərin inkişafı və qidalanması üçün əlverişli şərait yaradır.
- Onlar, öz növbəsində, əksər ot yeyənlər üçün əvəzolunmaz enerji mənbəyidir.
- Bu həyat halqasının növbəti zənciri yırtıcılardır, onların enerjisi,müvafiq olaraq, onların ot yeyən analoqları.
- İnsanların zirvə yırtıcıları olduğu bilinir, bu o deməkdir ki, biz həm bitki dünyasından, həm də heyvanlar aləmindən enerji ala bilərik.
- Və artıq öz həyatımız, eləcə də həmin bitkilər və heyvanlar mikroorqanizmlər üçün qida substratı kimi xidmət edir.
Beləliklə, davamlı olaraq fəaliyyət göstərən və Yerdəki bütün həyatı təmin edən bir qapalı dairə əldə edilir. Bu prinsipləri bilməklə təbiətin və bütün canlıların gücünün nə qədər çoxşaxəli və əslində sonsuz olduğunu təsəvvür etmək çətin deyil.
Nəticə
Bu yazıda biologiyada nitrifikasiya edən bakteriyaların nə olduğu sualına cavab verməyə çalışdıq. Gördüyünüz kimi, bu mikroorqanizmlərin həyat fəaliyyətinin, fəaliyyətinin və təsirinin təkzibedilməz sübutlarına baxmayaraq, hələ də əlavə eksperimental tədqiqat tələb edən bir çox mübahisəli məsələlər mövcuddur.
Nitrifikasiya edən bakteriyalar kemotroflar kimi təsnif edilir. Müxtəlif minerallar onlar üçün enerji mənbəyi kimi xidmət edir. Mikroskopik ölçülərinə baxmayaraq, bu canlı orqanizmlər ətrafdakı dünyaya böyük təsir göstərir.
Bildiyiniz kimi, kemotroflar substratda (torpaqda və ya suda) olan üzvi birləşmələri qəbul edə bilməzlər. Əksinə, onlar canlı və fəaliyyət göstərən hüceyrə yaratmaq üçün tikinti materialı istehsal edirlər.
