47. Питание микроорганизмов. Источники азота. Характеристика процессов нитрификации, денитрификации.

Все автотрофные микроорганизмы усваивают азот из неорганических соединений.

У гетеротрофов по отношению к источнику азота, как и по отношению к источнику углерода, проявляется избирательность.

Паразиты используют органические азотсодержащие вещества клеток хозяина.

Источником азота для сапрофитов могут служить как органические, так и неорганические азотсодержащие соединения. Одни способны расти только на субстратах, содержащих сложные азотсодержащие вещества, так как сами синтезировать их из более простых соединений не способны.

К числу реакций превращения азотсодержащих веществ микробами относятся процессы: азотфиксация; нитрификация; денитрификация; аммонификация.

*Нитрификация – процесс окисления солей аммиака в соли азотной кислоты.

Процесс двухфазный

Первой фазой является окисление солей аммония до нитритов и осуществляется нитрозобактериями (рода Nitrosobacter, Nitrosomonas и др.), катализируется монооксигеназа. Атомарный кислород доставляется из молекулярного кислорода.

Второй фазой происходит окисление нитритов до нитратов с помощью ферментов бактерий родов Nitrobacter, Nitrospira. Этап катализирует гидроксиламиноксидоредуктаза, при окислении гидрокисламина и нитритов электроны переносятся на цитохром а и эти этапы являются энергетически полезными.

При окислении образуется ряд промежуточных продуктов:

NH3 NH2OH [NOH] NO2- NO3-

Бактерии, участвующие в окислении нитритов доставляют питательный субстрат для нитробактерий, а последние освобождают нитрозобактерии от продуктов метаболизма.

Процесс нитрификации имеет важное значение в круговороте азота в природе.

Жизнедеятельность нитрифицирующих бактерий является существенным фактором, влияющим на плодородие почв и развитие растительности.

В процессах естественного очищения водоемов нитрификаторы выполняют функцию окисления весьма токсичного вещества – аммиака.

* Денитрификация – процесс восстановления нитратов в анаэробных условиях до конечного продукта – молекулярного азота. Проводится он довольно большим количеством микроорганизмов и называется «нитратное дыхание».

Суммарно процесс денитрификации можно выразить следующим уравнением:

С6Н12О6 + 4NO2 = 6CО2 + 6H2О + 2N2

Денитрификацию вызывают микроорганизмы, широко распространенные в почве, навозе, на поверхности и корнях растений, – Pseudomonas fluorescens, Ps. aerugenosa, Ps. stutzeri, Ps. azotoformans, Thiobac. denitrificans и др.

48. Питание микроорганизмов. Источники азота. Характеристика процесса аммонификации. Возбудители гниения белковых веществ.

У гетеротрофов по отношению к источнику азота, как и по отношению к источнику углерода, проявляется избирательность.

Паразиты используют органические азотсодержащие вещества клеток хозяина.

Источником азота для сапрофитов могут служить как органические, так и неорганические азотсодержащие соединения. Одни способны расти только на субстратах, содержащих сложные азотсодержащие вещества, так как сами синтезировать их из более простых соединений не способны.

К числу реакций превращения азотсодержащих веществ микробами относятся процессы: азотфиксация; нитрификация; денитрификация; аммонификация.

Распад органических азотсодержащих соединений до его минеральных форм носит название аммонификации. Гниение или аммонификация белковых азотсодержащих веществ происходит под действием бактерий, обладающих способностью продуцировать протеолитические ферменты.

К таковым микроорганизмам относят бактерии рода Bacillus – Вас. mycoides, Вас. mesentericus, Вас. megatherium, Вас. subtilis, рода Proteus – Pr. vulgaris, рода Pseudomonas – Ps. aeruginosa, Ps. fluorescens и некоторые другие микроорганизмы. Указанные микробы с помощью ферментов расщепляют органические азотсодержащие вещества до аммонийных солей, чаще всего токсичных для живых организмов.

Все животные на земле ежедневно выделяют до 200 000 т мочевины, которая под действием уробактерий, выделяющих уреазу, переходит в углеаммиачную соль – нестойкое соединение, разлагающееся на аммиак, углекислый газ и воду:

CO(NH2)2 + 2Н2О = (NH4)2CO3=> 2NH3 + СО2 + Н2О

Под действием протеолитических ферментов микроорганизмов происходит распад белковых веществ с образованием аммиака NH3, мочевины NH2-C-NH2, летучих оснований: оксиметиламина (ОТМА), триметиламина (ТМА), диметиламина (ДМА), метиламина (МА).

При гниении белки под действием ферментов микроорганизмов расщепляются до аминокислот. Затем происходит дезаминирование и декарбоксилирование аминокислот с образованием вредных для организма веществ: аммиака, сероводорода, индола, скатола, кадаверина, путресцина, гистамина, нейрина, муравьиной, щавелевой, масляной кислоты и других веществ.

При декарбоксилировании аминокислот орнитина и лизина образуются предшественники трупных ядов путресцин и кадаверин. Из аминокислоты триптофана после разрушения ферментами бактерий боковой цепи образуются индол и скатол - ядовитые для организма вещества с неприятным запахом. В результате бактериального разложения белка гистидин может быть декарбоксилирован до гистамина.

К микроорганизмам, вырабатывающим ферменты и расщепляющим гистидин, относятся бактерии родов Proteus, Escherichia, Achromobacter, Aerobacter, Bacillus, некоторые виды Hafnia, а также кислотоустойчивые микроорганизмы Lactobacillus и др.