Превращение Азотсодержащих Веществ Реферат По Микробиологии
Превращение Азотсодержащих Веществ Реферат По Микробиологии
©
Студми. Учебные материалы для студентов (info{aт}studme.org) © 2013 - 2020
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с политикой обработки персональных данных
Превращения азота и азотсодержащих соединений достаточно сложны. Некоторые бактерии способны фиксировать атмосферный азот (растениям он недоступен), растения превращают его в растительный белок, который животными превращается в животный белок и далее по истечении определенного времени возвращается в почву с растительными и животными остатками, которые разлагают разнообразные микроорганизмы. Образующиеся аминокислоты разлагаются с выделением аммиака, окисляющегося особыми бактериями (нитрификаторами) до нитратов и нитритов, которые в свою очередь восстанавливаются определенными бактериями (денитри- фикатрами) до газообразного азота. Нитрификация — это процесс окисления кислородом воздуха аммонийного азота до нитритов и нитратов, денитрификация — процесс восстановления нитритов и нитратов до свободного азота, который и выделяется в атмосферу.
Небольшую часть азота из воздуха связывают свободноживущие бактерии или симбионты растений, что обогащает азотом почву и дает питание растениям. Процесс разложения азотсодержащих соединений, в том числе белков, микроорганизмами до аммиака называется минерализацией азота, или аммонификацией. В состав белков входит 20 аминокислот, по составу белки бывают простые (при гидролизе образуются только аминокислоты) и сложные, типа нуклеопротеидов, липопротеидов и др., при гидролизе которых образуются аминокислоты и другие органические и неорганические вещества.
Среди процессов, осуществляемых микроорганизмами по превращениям азотсодержащих веществ, наиболее важное занимает гниение. Гниение — процесс глубокого разложения белковых веществ микроорганизмами. Очень часто под определением «гниение» подразумевают самые разные процессы, но гниением является только разложение белков. Некоторые микробы разлагают сами белки, другие — «умеют» только разлагать аминокислоты.
Продукты разложения белковых веществ микроорганизмы используют в качестве продуктов питания и в качестве источника энергии при дальнейшем разложении. Белки разлагают аэробные и анаэробные бактерии, акти- номицеты и грибы. Особенно активными являются следующие бактерии: семейство Pseudomonadaceae , род Pseudomonas ( P.jluorescens , Р. aeruginosa ), семейство Bacilliaceae , роды Bacillus (В. mycoides , В. cereus, В. suhtilis ) и Clostridium (С. sporogenes, С. putrijicus), семейство Enterobacteriaceae , род Proteus ( Р . vulgaris) и др.
Гниение — сложный многоступенчатый биохимический процесс. Крупные белковые молекулы не могут проникнуть в микробные клетки, поэтому их использовать могут только микроорганизмы, обладающие экзопротеазами и выделяющие их в окружающую клетку среду. Процесс распада белков начинается с их гидролиза на пептоны и пептиды, которые далее расщепляются с помощью пептидаз до аминокислот.
Многие микроорганизмы используют аминокислоты, а могут и дезаминировать их с образованием аммиака и разнообразных соединений. Дезаминированием называется процесс расщепления аминокислот с отсоединением аммиака. Различают дезаминирование гидролитическое (с образованием оксикислот и аммиака), окислительное (образуются кетокислоты и аммиак) и восстановительное (образуются кислоты и аммиак).
Среди продуктов разложения аминокислот обнаруживаются различные соединения: кислоты (уксусная, масляная, муравьиная, нропионовая, и др.), спирты (амиловый, бутиловый, пропиловый и др.) и пр. После дезаминирования углеродный остаток подвергается воздействию микроорганизмов в аэробных или анаэробных условиях до образования углекислого газа и органических соединений.
Конечными продуктами гниения в аэробных и анаэробных условиях являются разные вещества. При доступе кислорода это вода, углекислый газ, аммиак, сероводород и соли фосфорной кислоты. В анаэробных условиях, из-за того что полного окисления промежуточных продуктов распада аминокислот не происходит, в среде кроме аммиака, диоксида углерода, сероводорода накапливаются различные органические соединения. Они придают гниющему материалу отвратительный запах. Кроме аммиака и углекислого газа образуются дурно пахнущие скатол, индол, фенол, крезол. При распаде серосодержащих аминокислот образуются сероводород и его производные — меркаптаны, обладающие запахом тухлых яиц. При гниении образуются так называемые трупные яды, в состав которых входят кадаверин, путресцин и другие амины (птомаины).
Микроорганизмы, вызывающие процесс гниения, называют гнилостными. Большинство гнилостных — бактерии, среди которых есть спорообразующие и бесспоровые, аэробные и анаэробные. Многие гнилостные — мезофилы, но есть психрофилы и термофилы. Далее дана краткая характеристика наиболее распространенных гнилостных микроорганизмов.
Bacillus subtilis (старые названия — сенная и картофельная палочки) — аэробные бактерии, подвижные, грамноложительные, с термоустойчивыми спорами (рис. 5.20). Пределы для развития — от 5 до 55°С, при оптимуме 35—45°С. Способны не только разлагать белки, но и использовать пектины, полисахариды, углеводы. Эти микроорганизмы очень широко распространены в природе, являются возбудителями порчи многих продовольственных товаров.
Pseudomonas (псевдомонас) — аэробные бактерии, палочковидные, подвижные, грамотрицательные, не образующие спор, но образующие слизь, многие виды холодоустойчивы — до -5°С, при оптимуме 20°С (рис. 5.21). Многие псевдомонасы способны к протеолизу и липолизу, хорошо сбраживают углеводы. Условия pH ниже 5,5 и концентрация поваренной соли более 5% в субстрате неблагоприятны для этих микроорганизмов. Широко распространены в природе, многие являются антибиотикообразователями. Отдельные виды Pseudomonas являются возбудителями бактериозов культурных растений, плодоовощных товаров.
Proteus vulgaris (протей) — мелкие грамотрицательные, полиморфные, подвижные, бесспоровые палочки с резко выраженными гнилостными свойствами, факультативные анаэробы, сбраживают углеводы с образованием кислот и газов, пределы для развития — от 5 до 50°С при оптимуме 25—37°С. Некоторые виды протеев выделяют токсические для человека вещества.
Clostridium putrificum (клостридиум путрификум) — анаэробные, подвижные палочки с термоустойчивыми спорами, оптимум для развития - 37—43°С, минимальная температура — 5°С; не сбраживают углеводы, разлагают белки с образованием большого количества газов: аммиака (NII 3 ), сероводорода (H 2 S).
Clostridium sporogenes (клостридиум спорогенес) — анаэробные, подвижные палочковидные бактерии с термоустойчивыми спорами, не только разлагают белки, но и обладают липолитическими способностями и сбраживают углеводы с образованием кислоты и газа, температурный оптимум для развития — 35—40°С, минимум — около 5°С.
Гнилостные микроорганизмы вызывают порчу белоксодержащих товаров (мясных, рыбных, яйцеиродуктов и др.). Но в круговороте веществ в природе эти микроорганизмы играют огромную положительную роль, минерализуя белковые вещества, попадающие в почву, воду.
Кроме гниения, микроорганизмы принимают и другое участие в превращении азотсодержащих веществ в природе.
Разложение мочевины. Мочевина — продукт жизнедеятельности многих макроорганизмов, которые за год на земле синтезируют до 30 млн т мочевины. Это соединение является хорошим удобрением, так как содержит до 46% азота. Микроорганизмы, содержащее фермент уреазу, способны превращать мочевину в нестойкую углеаммиачную соль, которая быстро разлагается на аммиак, углекислый газ и воду. Бактерии, разлагающие мочевину, называют уробактериями, примерами являются Micrococcus urea и Bacillus pasteurii.
Нитрификация — процесс последовательного окисления микроорганизмами аммиака до азотистой, а затем до азотной кислоты. Его возбудители — нитрифицирующие бактерии, или нитрификаторы, принадлежащие семейству Nitrobacteriaceae. С. Н. Виноградский установил (1890 г.), что процесс нитрификации двухфазный, на каждой из фаз действуют особые аэробные бактерии: нитрозные бактерии ( Nitromonas и др.) окисляют аммиак до солей азотистой кислоты (нитритов) и далее нитратные бактерии {Nitrobacter и др.) окисляют нитриты (соли азотистой кислоты) в нитраты (соли азотной кислоты). Это почвенные бактерии, живут они и в природных водоемах, обогащая среду обитания нитратами, которые являются лучшим источником азотистого питания для растений. Оптимальная температура для развития этих бактерий — 25—30°С, но есть и психрофилы, pH 7,5—8,0; это облигатные аэробы.
Денитрификация — процесс восстановления нитратов и нитритов в молекулярный азот или оксид азота. Его осуществляют денитрифицирующие бактерии. Это факультативные анаэробы, которые в анаэробных условиях восстанавливают нитраты до молекулярного азота, хотя не все — многие микроорганизмы восстанавливают нитраты только до нитритов. Интересно, что в аэробных условиях эти бактерии способны переходить на аэробный тип дыхания, а нитраты являются для них источником азота.
В процессе денитрификации микроорганизмы используют нитраты как окислители органических веществ (вместо молекулярного кислорода), что обеспечивает их энергией. Денитрификацию также называют нитратным дыханием, при котором органические вещества окисляются до углекислого газа, воды и азота (в газообразной форме). Денитрифицирующие бактерии встречаются в почве, воде. Только в почве их деятельность отрицательна, особенно в анаэробных условиях, так как азот нитратов, усваиваемый растениями, переходит в свободный азот, который растения использовать не могут.
Но в природе все находится в равновесии, и существуют бактерии, способные фиксировать свободный атмосферный азот. Азот составляет 78% воздуха, это инертный элемент и в свободном состоянии недоступен живым организмам. Единственными организмами, способными к азот- фиксации, являются некоторые бактерии (эубактерии и архебактерии). Эти микроорганизмы, некоторые самостоятельно (они живут свободно в почве и в воде), а некоторые в симбиозе с высшими растениями, превращают молекулярный азот в органические соединения. Примерами свободных азотфиксаторов являются многие клостридии, такие как Clostridium pasteurianum, С. buturicum, С. pectinovorum и др.; бактерии родов Azotobacter, Azomonas и многие другие.
Многие бактерии осуществляют процессы азотфиксации, находясь в определенных взаимоотношениях (ассоциациях) с растениями. От растений (в виде корневых выделений и самих растений после гибели) им поступают источники углерода и энергии в виде сахаров, органических кислот и др. Под растениями или на их корнях развиваются многие микроорганизмы, в том числе энтеробактерии, бациллы, исевдомонасы и др.
Особыми азотфиксаторами являются клубеньковые бактерии. Они поселяются в особых бородавчатых вздутиях на корнях растений — клубеньках, что и дало название этим бактериям (рис. 5.22). Бактерии в этих клубеньках используют для питания органические соединения, которые синтезирует растение, а растение получает из клубеньков связанные соединения азота. Такие симбиотические отношения являются взаимовыгодными, клубеньковые бактерии обнаружены на корнях различных бобовых растений. Но и на многих не бобовых растениях существуют корневые клубеньки, способные связывать молекулярный азот. Симбионтами растений являются некоторые актиномицеты и бактерии.
Рис. 5.22. Клубеньки на корнях люпина (а) и разрез клубенька (б), стрелками указаны клетки бактерий
Интересны исследования, позволившие установить наличие на активной части корней многих деревьев, и лиственных, и хвойных, грибного мицелия. Корни растений и гифы гриба образуют сложный комплекс, называемый микоризой (от греч. mykes — гриб + rhiza — корень, что в переводе означает грибной корень). Грибы-микоризообразователи усиливают и улучшают питание растений (самыми разными веществами, в том числе фосфором, железом и др.), что приводит к хорошему развитию корней и наземной части растения. Азотфиксирующие бактерии имеют большое значение, в результате их деятельности почва обогащается доступной для растений формой азотистого питания.
Превращения азотсодержащих веществ , Контрольные вопросы...
Роль микроорганизмов в превращении веществ в природе
Превращения азотсодержащих веществ
Превращения азотсодержащих веществ
Превращение азотсодержащих минеральных веществ под...
Сочинение Изложение Егэ
Управление Персоналом Дипломная Работа
Контрольная Работа По Геометрии 11 Класс
Безопасность Питания Реферат
Контрольная Работа Цивилизация Древнего Мира