азот
.docxРаспространение микроорганизмов в природе. Участие микроорганизмов в круговороте углерода и азота.
Постоянные среды-естественные, где микроорганизмы живут, размножаются
Во временных средах микроорганизмы не размножаются (отсутствие питательных веществ, воздействие неблагоприятных факторов (солнечные лучи, высушивание)), а только временно сохраняют свою жизнеспособность
В воздухе микроорганизмы могут находиться на частичках пыли или на аэрозольных частичках влаги, в том числе аэрозоли водные с микроорганизмами могут выделяться от человека при разговоре, кашле
Дольше всего в воздухе свою жизнеспособность могут сохранять микроорганизмы, образующие пигменты, спорообразующие микроорганизмы (споры бацилл, грибов)
Аллохтонные микроорганизмы попадают в почву и воду извне, со всевозможными загрязнениями
Почва является самым населенным биотопом на земле
Бактерии: первую очередь высшие актинобактерии, скользящие бактерии, представители родов протеус, цирация, в анаэробных условиях клостридии
Простейшие: жгутиковые простейшие
Почва-главный природный резервуар и естественная среда обитания микроорганизмов, которые принимают активное участие в процессах формирования и самоочищения почвы, в круговороте веществ (азота, углерода, серы, железа)
В почве есть:
Микроорганизмы, расщеляющие растительные остатки (целлюлозу, гемицеллюлозу, крахмал, пектины)
Аммонифицирующие микроорганизмы
Нитрифицирующие бактерии
Денитрифицирующие бактерии
Азотфиксирующие бактерии
Серобактерии
Железобактерии
Микробиота воды:
Микрококки, сарцины
Цианобактерии
Бактерии родов Pseudomonas, Bacilus, Proteus
Сапрофитные амёбы, инфузории, жгутиковые простейшие
Низшие грибы (оомицеты, хитридиомицеты)
Спирилла, спирохеты сапрофитные
Анаэробные бактерии рода Clostridium (в придонных осадках)
Аутохтонная- совокупность микроорганизмов, постоянно живущих и размножающихся в воде (нормальная микробиота воды)
Возможно загрязнение почвы и воды патогенными и условно-патогенными микроорганизмами(опасность возникновения инфекционных заболеваний). Это так называемые аллохтонные (временные микроорганизмы), они попадают в почву и воду с выделениями человека и животных, хоз отходы, промышленные. Почва и вода факторы передачи инфекционных заболеваний. Вода-кишечные инфекции( дизентирия, холера), почва-спорообразующие бактерии,столбняк, сибирская язва, газовая гангрена
Эпифитные в симбиозе с растениями(бацилиус субтилис, дрожжи родоторула)
Крцговорот углерода в природе можно разделить на 3 этапа
!. Фиксация СО2 с образованием орг соединений-фотосинтез,фототрофные бактерии, некоторые хемотрофные-нитрофицирующие, водородные
2.Расщепление орг веществ до СО2 и воды называется минерализация
В воздухе 3% СО2,запасы постоянно пополняются
Основная масса орг веществ-вещества растительного происхождения-60% фиксированной угольной кислоты идёт на образование орг полимеров, растительные остатки состоят из полисахаридов
В процессе минерализации эти орг вещества подвергаются расщеплению с участием аэробным и анаэробных организмов
В аэробных условиях в-ва разлагаются до СО2 и Н2О
В анаэробных СО2, орг кислоты, спирты, продукты брожения
В составе целлюлозы находится около 50% углерода биосферы
Расщепление происходит с помощью комплексов ферментов-целлюлаз
1 этап фермент катализирует расщепление бета-1,4 гликозидной связи, образуются большие фрагменты с разрушенными концами
2 этап фермент катализирует отщепление от конца полисахаридной цепочки дисахарид-целлобиоза
3 этап гидролиз целлобиозы с образованием глюкозы
Кто расщепляет целлюлозу:
Почвенные микробы-миксобактерии(скользящие бактерии)-образуют слизь, Г- палочковидные бактерии, колонии окрашенные от желтого до ярко-оранжевого цвета, слизистые
Цитофага и спороцитофага редко образуют микроцисты, тесно прилегают в целлюлозному волокну и выделяют ферменты при тесном контакте с целлюлозой
Целлюломонас(Г+, палочковидные неправильной формы), высшие актино(стрептомицес, микроминоспора)
Грибы: базидиомицеты
Бактероидес и Руминококкус у жвачных животных
Активно расщепляют целлюлозу:
В растительных остатках занимает 2-ое место
Гемицеллюлозы- запасные или опорные ткани, гетерополисахариды состоящие из пентоз и гексоз, полимеры ксилозы(ксиланы)
Среденена бетаа 1 4 гликозидная связь
Расщепление протекает быстрее чем у целлюлозы, комплекс ферментов- ксиланазы на слайде(1- расщепление внутри цепи на крупные фрагменты,
2 фермент- отщепление остатков гемицеллюлозы от концов полисахаридной цепи)
Расщепляют гемицеллюлозу: Цитофага, спороцитофага, актиномицеты, зигомитецы, базидиомицеты, аспергиллы
Для грибов расщепление гемицеллюлозы правило, а не исключение
В межклеточном веществе растительных тканей, много пектинов содержат ягоды и косточковые плоды, по хим составу пектины-полигалактоураниды(альфа 1 4 гликозидные связи) кароксильные группы полностью или частично метилированны
Комплекс ферментов-пектиназы( эстеразы и гидролазы)
Эстеразы-расщепление эфирных связей, образование метанола
Гидролазы-расщепление полисахаридной молекулы до олиго и моно сахаридов
Расщепляют пектины: Бациллус матеренс,бациллус лихимиформис,бациллус полимикса, пектобактерии, ксантомонас кампестрис, грибы фузариум, пенициллы, триходерма, ризопус, аспергилы
Анаэробные- клостридии , кластридиум пектиноворум, кластридиум фернезеум(мочка льна)
Пектиназы-осветление фруктовых соков
Главное запасное вещество растений
Может быть представлен амилозой, амилопектином
Гидролиз под действием амилаз(комплекс ферментов на слайде написан)
Расрушают крахмал: бациллиус трихомиформис,бациллиус матеренс,бациилиус субтилис, стрептомицес, эрвиния амиловора
Некоторые грибы способны расщеплять крахмал до глюкозы(оризе)
Клостридиум бутиликум, клостридиум целобиопала
Производные фенилпропана-лигнин, растительные клеточные стенки
Продукты неполного разложения лигнина-гуминовые кислоты(почвообразование)
Расщепление лигнина: базидиомицеты
Ф иксация азота-образуется ион аммония, который учувствует в метаболизме, синтезе аминокислот,затем белком
Аммонификация- разрушение белков и других субстратов, в которых есть азот до иона аммония
Нитрификация-окисление иона аммония до нитратов через нитриты
Денитрификация- нитрат ион восстанавливается до свободного азота
Аммонификация- процесс разложения органических азотсодержащих соединений(НК,белки, аминокислоты, мочевина) с выделение иона аммония
Белки расщепляются до полипептидов, потом образуются аминокислоты, затем ион аммония
Мочевины много в природе-распространенный субстрат(образуется при распаде аргинина, содержится в моче, синтезируется растениями)
Белки расщепляется под действие протолетических ферментов до поли и олиго пептидов, а затем до аминокислот а амино кислоды подвергаются дезаммиинированию, образование аммония
Если в аэробных-СО2 ион аммония6 вода, сероводород (серосодержащие аминокислоты)
Анаэробные-СО2, иона аммония, индол, меркоптаны, биогенные амины ( катоверин)-неприятный запах, процесс гниения,условно)
Представители на слайде
Псевдомонас аерогеноза,псевдомонас флуоресценс, ентеробактериация, актиномицеты
Уреаза-споросарцина уриа, протеус вулгарис, бациллиус пастеурия,хеликобактерпилори
Происходит в два этапа
1 этап- нитрит анион
2 этап-нитрат анион(нитробактер винограцки)
Эти микроорганизмы: Аэробы, Г- , полиморфные(палочки, удлиненные, грушевидные), хемолитоавтотрофы(фиксация СО2 из воздуха, донор электронов неорг соединения) Нитрат анион легко вымывается, восстанавливается до свободного азота(потеря азота)
Процесс нитрификации играет важную роль в самоочищении воды
Денитрификация делится на ассимиляционную и на деассимиляционную
Ассимиляционная- синтез азот содержащих соединений
Деассимиляционная- образование свободного азота
При отсутствии кислорода(анаэробное) нитрат ион превращается в молекулу свободного азота(нитратное дыхание)
Ферменты-1 этап-нитратредуктаза А, 2 этап-нитрит редуктаза, находятся в мембране клеток и индуцируются только в анаэробных условиях при наличии нитрат аниона(индуцибельные ферменты)
Побочка-закись азота
В данном процессе участвуют факультативные анаэробы, в присутствии нитратов в анаэробных условия они осуществляют анаэробное нитратное дыхание
Данный процесс осуществляют псевдомонас стуцери,тиобациллус нитротрификанс
энтеробактериация может осуществлять только 1 стадию данного процесса
Денитрификация азота вызывает потерю азота, единственный процесс когда связанный азот превращается свободный
Данный процесс осуществляют только бактерии
Из атмосферно азота строятся азотсодержащие соединения6 в процессе азотфиксации образуется ион аммония, который далее идёт на синтез аминокислот
При азотфиксации происходит обогащение почвы азотом
Симбиотичнские 100-300 кг азота на 1 га
Свободноживущие фиксируют молекулярный азот при отсутствии более доступных источников азота, азотобактер(Г- палочки6 образуют мощную капсулу и цисты-плотные структуры,защита от неблагоприятных факторов), Азомонас(Г- палочки), цианобектерии, анаэробные-клостридии, спириллы,азоспириллиум(корневая зона),артобактер
Симбиотические (клубеньковые бактерии): ризобиум,франкиа(не бобовые)
Нужна энергия АТФ(дыхание, брожение, фотосинтез)
Фермент-нитрогеназа (чувствителен к кислороду, процесс анаэробен)
Необходимы ионы магния
Образуется аммоний
На слайде механизм клубеньковых бактерий
Леггемоглобин образуется симбиозом растений и бактерий, он хорошо связывается с кислородом и так кислород поступает в клубеньки
Защита нитрогеназы от молекулярного кислорода -образование слизистых капсул и цист(азотбактер), некоторые микроорганизмы быстро используют кислород для дыхания