ЗАГАЛЬНА МІКРОБІОЛОГІЯ - Т.П. Пирог - 2004

15. ПЕРЕНЕСЕННЯ ЕЛЕКТРОНІВ В АНАЕРОБНИХ УМОВАХ (АНАЕРОБНЕ ДИХАННЯ)

15.1. ДЕНІТРИФІКАЦІЯ ТА ВІДНОВЛЕННЯ НІТРАТУ

Мікроорганізми використовують нітрат:

1) для синтезу азотвмісних клітинних компонентів. Така асиміляційна нітратредукція може відбуватися як в аеробних, так і в анаеробних умовах:

2) для нітратного дихання {дисиміляційна нітратредукція), при цьому нітрат в анаеробних умовах є термінальним акцептором водню (електронів).

В обох цих випадках нітрат спочатку відновлюється до нітриту за допомогою нітратредуктаза.

У процесі асиміляційної нітратредукції утворений нітрит відновлюється до аміаку за допомогою нітритредуктази, на що витрачається шість електронів. Електрони надходять від НДД(Ф)Н (у грибів і бактерій) або фередоксину (у рослин і деяких бактерій). Аміак використовується для синтезу клітинних компонентів.

Денітрифікуючі бактерії здатні відновлювати нітрат через нітрит до газоподібного закису азоту (N₂O) та азоту (N). Цей процес денітрифікації виявлений тільки у факультативних аеробів. Деякі денітрифікатори можуть рости, використовуючи як термінальний акцептор водню не тільки нітрат, а й нітрит, а також іноді й закис азоту. Представниками денітрифікуючих бактерій є ґрунтові бактерії, наприклад, бацили. Paracoccus denitrifісаns.

Збіднення ґрунту азотом внаслідок денітрифікації. Тимчасові втрати азоту на обмежених ділянках ґрунту пов’язані з діяльністю денітрифікуючих бактерій. Активно цей процес відбувається, коли в ґрунті створюються анаеробні умови (наприклад, застійне перезволоження), особливо при застосуванні у цей період органічних добрив і нітратів. Нітрит, який утворюється з нітрату у процесі денітрифікації, акумулюється в стічних водах, а також може потрапляти і в питну воду.

Значення денітрифікації у природі. Денітрифікація — єдиний біологічний процес, завдяки якому зв’язаний азот перетворюється на вільний молекулярний азот. З глобальної точки зору цей процес має вирішальне значення для збереження життя на земній суші. У ґрунтах і водоймах, які нормально аеруються, нітрат є кінцевим продуктом мінералізації. Завдяки своїй високій розчинності у воді і слабкому зв’язуванню ґрунтом нітрат-іони вимивались би з ґрунтів і накопичувались у морській воді. Це призвело б до того, що вміст молекулярного азоту в атмосфері почав би зменшуватися, і процеси росту рослин і продукції біомаси на суші кінець кінцем припинилися б.