АММОНИФИКАЦИЯ ХИТИНА
Хитин – это стойкое органическое вещество – сложный азотсодержащий полисахарид, который входит в состав клеточных стенок плесневых грибов, панцирных покровов насекомых, ракообразных.
После отмирания организмов хитин попадает в почву и водоёмы. В неблагоприятных условиях для развития микроорганизмов хитин миллионы лет сохраняется почти в неизменном виде. Если же условия благоприятствуют развитию микроорганизмов, то хитин быстро разлагается.
В 1 г почвы может содержаться до 106 микроорганизмов, использующих хитин. Хитин используется микробами как источник углерода и азота.
На I стадии происходит ГИДРОЛИЗ ХИТИНА до ГЛЮКОЗОАМИНА и УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ в результате действия на хитин экзофермента ХИТИНАЗЫ, выделяемого микробной клеткой:
C32H54O21N4 + 7H2O → 4C6H11O5NH2 + 4СH3COOH
хитин глюкозоамин уксусная кислота
Далее ГЛЮКОЗОАМИН гидролизуется до ГЛЮКОЗЫи АММИАКА:
4C6H11O5NH2 + 4H2O →4C6H12O6 + 4NH3
глюкозоамин глюкоза аммиак
ГЛЮКОЗА далее окисляется до углекислого газа CO2 и воды H2O или сбраживается по типу маслянокислого брожения.
АММИАК служит микроорганизмам источником азота.
Усваивать хитин могут многие виды почвенных и водных бактерий. Это различные виды бактерий грамотрицательных палочек родов Cytophaga, Achromobacter, Flavobacterium, Pseudomonas.
В разложении хитина играют роль грамположительные споровые бактерии рода Bacillus, миксобактерии Chitinophaga pinensis, актиномицетырода Nocardia, плесневые грибы рода Aspergillus. НИТРИФИКАЦИЯ
- это следующий за аммонификацией процесс возвращения соединений азота в круговорот, так как в ходе нитрификации образуются доступные для водорослей соединения азота, что имеет огромное значение для водоёмов.
НИТРИФИКАЦИЯ – это последовательное окисления аммиака до АЗОТИСТОЙ и АЗОТНОЙ КИСЛОТ.
Нитрифицирующие бактерии – автотрофные микроорганизмы: клеточный материал образуют из CO2; получают энергию(АТФ) за счёт окисления неорганических соединений азота с помощью ферментов-цитохромов, находящихся в дыхательной цепи.
Процесс нитрификации включает ДВЕ ФАЗЫ.
1 фаза – НИТРИТНАЯ – окисление АММИАКАдо АЗОТИСТОЙ КИСЛОТЫ:
2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O + nАТФ
В первой фазе нитрификация идёт с участием НИТРОЗНЫХ БАКТЕРИЙ:
1. Бактерии рода Nitrosomonas – грамотрицательные бесспоровые подвижные (монотрихи) палочки. Широко распространены в почве.
2. Бактерии рода Nitrospira – клетки правильной спиральной формы; могут быть в виде коротких палочке или кокков.
3. Бактерии рода Nitrosococcus (Nitrosocystis)– кокковые бактерии, образующие зооглеи – кокки, окруженные общей капсулой.
2 фаза – НИТРАТНАЯ – окисление АЗОТИСТОЙ КИСЛОТЫ до АЗОТНОЙ:
2HNO2 + O2 → 2HNO3 + nАТФ
азотистая азотная
кислота кислота
Во второй фазе нитрификации участвуют НИТРАТНЫЕ БАКТЕРИИрода Nitrobacter – грамотрицательная мелкая полиморфная неподвижная палочка, которая может иметь удлинённую, клиновидную или грушевидную форму, более узкий конец часто загнут в клювик.
Для нитрифицирующих бактерий характерно почкование – почка образуется на более тонком конце клетки, когда достигает величины материнской клетки, у неё появляется жгутик и почка отделяется. Проплавав некоторое время, она теряет жгутик, оседает на твердый субстрат и цикл повторяется.
В водоёмах наиболее интенсивно нитрификация наблюдается в поверхностном слое ила и в придонных слоях воды. Это объясняется тем, что из ила постоянно диффундирует аммиак, образующийся при аммонификации и подвергающийся далее окислению нитрификаторами, а также тем, что нитрификаторы обитают преимущественно на твёрдых субстратах. Образующиеся в воде нитраты усваиваются фитопланктоном и вновь превращаются в органическую форму азота.