Rozdiel medzi nitrifikačnými a denitrifikačnými baktériami

Kľúčový rozdiel - nitrifikácia vs denitrifikačné baktérie
 

Dusík je nevyhnutnou živinou pre živé organizmy a je veľmi dôležité, aby bol dostupný dusík dobre vyvážený a recyklovaný, aby sa mohol používať v živých organizmoch. Dusík existuje vo svojej prírodnej diatomickej forme (N₂), ktoré rastliny nemôžu absorbovať z dôvodu ich biologických funkcií. Proces oxidácie fixovaného diatomického dusíka na dusičnany a dusitany sa nazýva nitrifikácia; najčastejšie sa to deje bakteriálnymi druhmi, ktoré môžu využívať dusík vo svojej fixnej ​​forme. Aby sa udržala rovnováha dusíka v atmosfére, mal by sa diatomický dusík vyrábať prostredníctvom recyklačného mechanizmu, kde sa dusičnany a dusitany bakteriálnymi druhmi redukujú späť na diatomický dusík. Tento proces sa nazýva denitrifikácia. Baktérie zapojené do týchto dvoch procesov sú teda charakterizované ako nitrifikačné baktérie a denitrifikačné baktérie. Kľúčový rozdiel medzi nitrifikačnými a denitrifikačnými baktériami je ten nitrifikačné baktérie sú schopné oxidovať dostupný amoniak na dusičnany a dusitany kdežto denitrifikačné baktérie sú schopné redukovať dusičnany a dusitany na svoj prirodzene sa vyskytujúci plynný dusíkový dusík.

OBSAH

1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo sú nitrifikačné baktérie
3. Čo sú denitrifikačné baktérie
4. Podobnosti medzi nitrifikačnými a denitrifikačnými baktériami
5. Porovnanie bok po boku - nitrifikácia vs denitrifikačné baktérie v tabuľkovej forme
6. Zhrnutie

Čo sú nitrifikačné baktérie?

Nitrifikačné baktérie sú chemolitotropné aeróbne baktérie, ktoré sú schopné oxidovať NH₃ v pôde na dusičnany alebo dusitany. NH₃ v pôde existuje v iónovej forme NH₄⁺. Úplná nitrifikácia sa uskutočňuje v dvoch procesoch, kde NH₃ sa najskôr oxiduje na dusitan (NO₂^-) nasledovaná dusičnanmi (NO₃^-), ktorý využívajú rastliny.

1. NH₄⁺ + O₂ NO₂^- + H⁺ + H₂O
2. NO₂^-+ O₂ NO₃^-

   

   Obrázok 01: Cyklus dusíka

Medzi príklady nitrifikačných baktérií, ktoré uskutočňujú prvú reakciu nitrifikácie, patria: Nitrosomonas a Nitrospira ktoré patria do podtriedy β podskupiny Proteobacteria. Baktérie, ktoré sú schopné uskutočňovať druhú reakciu nitrifikačného procesu a produkujú dusičnany, zahŕňajú Nitrobacter, ktoré patria do podtriedy α Proteobacteria.

Čo sú denitrifikačné baktérie?

Denitrifikačné baktérie sú typom chemolitotropných anaeróbnych alebo aeróbnych baktérií, ktoré sú schopné redukovať dusičnany a dusitany na plynné formy dusíka. Dve hlavné formy sú diatomický dusík (N₂) a oxid dusný (N₂O). Týmto procesom sa úrovne atmosférického dusíka regenerujú na normálnu koncentráciu. Denitrifikačná reakcia je ilustrovaná nižšie.

NO₃^- → NIE₂^- → NO + N₂O → N_{2 (g)}

Obrázok 02: Denitrifikácia

Fakultatívne anaeróby zapojené do denitrifikácie sú Thiobacillus denitrificans, a Micrococcus denitrificans. Pseudomonas denitificans je aeróbna denitrifikačná baktéria.

Aké sú podobnosti medzi nitrifikačnými a denitrifikačnými baktériami?

• Nitrifikačné a denitrifikačné baktérie sú chemolitoautotropné.
• Väčšina z nich sú pôdne baktérie.
• Obe skupiny sa podieľajú na udržiavaní rovnováhy dusíka v biosfére
• Nitrifikačné aj denitrifikačné baktérie obsahujú enzýmy, ktoré katalyzujú reakcie nitrifikácie a denitrifikácie
• Ako priemyselné odvetvia sa používajú nitrifikačné aj denitrifikačné baktérie.

Aký je rozdiel medzi nitrifikačnými a denitrifikačnými baktériami?

Nitrifikačné vs denitrifikačné baktérie
Nitrifikačné baktérie sú bakteriálne druhy, ktoré sú schopné oxidovať amoniak v pôde na dusičnany, ktoré by mohli rastliny využívať..	Denitrifikačné baktérie sú bakteriálne druhy, ktoré sú schopné redukovať dusičnany alebo dusitany na plynné formy, ako je oxid dusný alebo diatomický dusík..
Typ reakcie
Nitrifikácia je oxidačná reakcia.	Denitrifikácia je redukčná reakcia.
Výrobky boli sformované
Nitrifikačné baktérie produkujú dusičnany alebo dusitany.	Denitrifikačné baktérie produkujú oxid dusný alebo kremelinový dusík.
Prekurzory pre reakciu
Nitrifikačné baktérie používajú amoniak alebo amónne ióny.	Denitrifikačné baktérie používajú ako svoje prekurzory dusičnany alebo dusitany.
Požiadavka na kyslík
Väčšina nitrifikačných baktérií je aeróbna.	Denitrifikačné baktérie môžu byť aeróbne alebo fakultatívne anaeróbne.
Priemyselné použitie
Nitrifikačné baktérie sa používajú ako dusíkaté hnojivá.	Denitrifikačné baktérie sa používajú v systémoch odpadovej vody na degradáciu dusíkatého odpadu.

Zhrnutie - nitrifikácia vs denitrifikačné baktérie

Dusíkový cyklus je jedným z najdôležitejších biogeochemických cyklov v prírode, v ktorom sa atmosférický dusík premieňa na rôzne chemické formy, vďaka čomu je dostupný pre živé organizmy. Proces nitrifikácie je oxidačný proces, pri ktorom sa dusík prítomný v amoniaku v pôde premieňa na dusičnany a dusitany, čím sa zvyšuje biologická dostupnosť dusíka pre organizmy. Počas denitrifikácie sa dusitany a dusičnany redukujú na plynné formy (diatomický dusík a oxid dusný). Toto je rozdiel medzi nitrifikačnými a denitrifikačnými baktériami. Oba tieto procesy sú biologicky výhodné vďaka pôsobeniu mikróbov, najmä chemolitotropných baktérií. V súčasnosti sa tieto baktérie považujú za priemyselne dôležité v oblasti poľnohospodárskej a environmentálnej biotechnológie. Preto sa stali potenciálnou výskumnou témou v oblasti biotechnológie.

Stiahnite si PDF verziu nitrifikácie verzus denitrifikačné baktérie

Môžete si stiahnuť verziu tohto článku vo formáte PDF a použiť ju na účely offline podľa citácie. Stiahnite si verziu PDF tu Rozdiel medzi nitrifikačnými a denitrifikačnými baktériami.

Referencie:

1. Cébron, Aurélie, Thierry Berthe a Josette Garnier. „Nitrifikácia a nitrifikácia baktérií v dolnej časti rieky Seiny a v ústí riek (Francúzsko).“ Aplikovaná a environmentálna mikrobiológia. Americká spoločnosť pre mikrobiológiu, december 2003. Web. K dispozícii tu. 1. augusta 2017.
2. Takaya, Naoki, Maria Antonina B. Catalan-Sakairi, Yasushi Sakaguchi, Isao Kato, Zhemin Zhou a Hirofumi Shoun. „Aeróbne denitrifikačné baktérie, ktoré produkujú nízke hladiny oxidu dusného.“ Aplikovaná a environmentálna mikrobiológia. Americká spoločnosť pre mikrobiológiu, jún 2003. Web. K dispozícii tu. 1. augusta 2017.

S láskavým dovolením:

1. „cyklus dusíka“ od spoločnosti KoiQuestion (CC BY-SA 2.0) prostredníctvom služby Flickr
2. „1,12 tlmivé roztoky pre dusík“ od National Agroforestry Centre (CC BY 2.0) cez Flickr