Kľúčový rozdiel – nitrifikačné verzus denitrifikačné baktérie
Dusík je základnou živinou pre živé organizmy a je veľmi dôležité, aby bol dostupný dusík dobre vyvážený a recyklovaný, aby ho živé organizmy mohli využiť. Dusík existuje vo svojej prirodzenej dvojatómovej forme (N2), ktorú rastliny pre svoje biologické funkcie nedokážu absorbovať. Proces oxidácie fixovaného dvojatómového dusíka na dusičnany a dusitany sa nazýva nitrifikácia; najčastejšie to robia bakteriálne druhy, ktoré dokážu využiť dusík vo svojej fixnej forme. Aby sa udržala dusíková bilancia v atmosfére, dvojatómový dusík by sa mal vyrábať prostredníctvom recyklačného mechanizmu, pri ktorom sa dusičnany a dusitany redukujú späť na dvojatómový dusík bakteriálnymi druhmi. 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 v tom, že nitrifikačné baktérie sú schopné oxidovať dostupný amoniak na dusičnany a dusitany, zatiaľ čo denitrifikačné baktérie sú schopné redukovať dusičnany a dusitany na svoju prirodzene sa vyskytujúcu dvojatómovú formu plynného dusíka.
Čo sú to nitrifikačné baktérie?
Nitrifikačné baktérie sú chemolitotrofné aeróbne baktérie, ktoré sú schopné oxidovať NH3 v pôde na dusičnany alebo dusitany. NH3 v pôde existuje vo svojej iónovej forme NH4+ Úplná nitrifikácia prebieha v dvoch procesoch, kde NH3 sa najprv oxiduje na dusitany (NO2–), po ktorých nasleduje dusičnan (NO 3–), ktorý využívajú rastliny.
- NH4+ + O2 NO2 – + H+ + H2O
-
NO2–+ O2 NO3 –
Rozdiel medzi nitrifikačnými a denitrifikačnými baktériami Obrázok 01: Cyklus dusíka
Príklady nitrifikačných baktérií, ktoré vykonávajú prvú reakciu nitrifikácie, zahŕňajú Nitrosomonas a Nitrospira, ktoré patria do β podtriedy proteobaktérií. Medzi baktérie, ktoré sú schopné uskutočniť druhú reakciu nitrifikačného procesu a produkovať dusičnany, patrí Nitrobacter, ktorý patrí do α podtriedy Proteobaktérií.
Čo sú denitrifikačné baktérie?
Denitrifikačné baktérie sú typom chemolitotrofných anaeróbnych alebo aeróbnych baktérií, ktoré sú schopné redukovať dusičnany a dusitany na plynné formy dusíka. Dve hlavné formy sú dvojatómový dusík (N2) a oxid dusný (N2O). Prostredníctvom tohto procesu sa hladiny atmosférického dusíka regenerujú na normálnu koncentráciu. Denitrifikačná reakcia je znázornená nižšie.
NO3– → NIE2–→ NIE + N2O → N2 (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 chemolitoautotrofné.
- Väčšina z nich sú baktérie prenášané pôdou.
- Obe skupiny sa podieľajú na udržiavaní rovnováhy dusíka v biosfére
- Nitrifikačné aj denitrifikačné baktérie obsahujú enzýmy, ktoré katalyzujú reakcie nitrifikácie a denitrifikácie
- Nitrifikačné aj denitrifikačné baktérie sa používajú v priemysle.
Aký je rozdiel medzi nitrifikačnými a denitrifikačnými baktériami?
Nitrifikačné vs denitrifikačné baktérie |
|
| Nitrifikačné baktérie sú bakteriálne druhy, ktoré sú schopné oxidovať amónium v pôde na dusičnany, ktoré môžu byť využité rastlinami. | 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. |
| Vytvorené produkty | |
| Nitrifikačné baktérie produkujú dusičnany alebo dusitany. | Denitrifikačné baktérie produkujú oxid dusný alebo dvojatómový dusík. |
| Prekurzory pre reakciu | |
| Nitrifikačné baktérie využívajú amoniak alebo amónne ióny. | Denitrifikačné baktérie používajú ako prekurzory dusičnany alebo dusitany. |
| Požiadavka na kyslík | |
| Väčšina nitrifikačných baktérií je aeróbnych. | Denitrifikačné baktérie môžu byť aeróbne alebo fakultatívne anaeróbne. |
| Priemyselné použitie | |
| Nitrifikačné baktérie sa používajú ako dusíkaté hnojivá. | Denitrifikačné baktérie sa používajú v systémoch nakladania s odpadovými vodami na degradáciu dusíkatého odpadu. |
Zhrnutie – Nitrifikačné verzus denitrifikačné baktérie
Cyklus dusíka je jedným z najdôležitejších biogeochemických cyklov v prírode, kde 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 ako amónium v pôde premieňa na dusičnany a dusitany, čím sa zvyšuje biologická dostupnosť dusíka pre organizmy. Pri denitrifikácii 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 priaznivé vďaka účasti mikróbov, najmä chemolitotrofných baktérií. V súčasnosti sú tieto baktérie považované za priemyselne dôležité v oblasti poľnohospodárskej a environmentálnej biotechnológie. Preto sa stali potenciálnou témou výskumu v oblasti biotechnológií.
Stiahnuť PDF verziu Nitrifikácie vs Denitrifikačné baktérie
Verziu tohto článku si môžete stiahnuť vo formáte PDF a použiť ju na offline účely podľa citácie. Stiahnite si PDF verziu tu Rozdiel medzi nitrifikačnými a denitrifikačnými baktériami.
