Микробиология. Колок по микре модуль 4. Дайте общую характеристику круговорота азота и роль микроорганизмов в этом процессе
 Скачать 182.44 Kb.
|
|
Дайте общую характеристику круговорота азота и роль микроорганизмов в этом процессе Превращения азота и содержащих этот элемент соединений в почве довольно сложны, но в них можно выделить основные направления, определяющие круговорот азота в природе: Атмосферный азот Фиксация азота. Атмосферный азот фиксируют бактерии родов Azotobacter, Clostridium, Rhizobium, цианобактерии и другие микроорганизмы (фиксированный азот используют растения и превращают его в растительный белок) Аммонификация белков и аминокислот. Белки животных и растительных остатков разлагают в почве различные микроорганизмы, например, Pseudomonas, Bacillus, Clostridium. В результате образуются аминокислоты, затем дезаминирующиеся с выделением NH3 и других соединений Нитрификация. Аммиак окисляют до нитритов бактерии рода Nitrosomonas, а нитриты до нитратов – Nitrobacter. Денитрификация. Нитраты восстанавливают до молекулярного азота бактерии, главным образом – Pseudomonas Некоторую часть атмосферного азота связывают свободноживущие или находящиеся в симбиозе с растениями микроорганизмы. Данный процесс обогащает азотом и почву, и растения. Органические азотсодержащие соединения в тканях растений и животных, попадая в почву, подвергаются минерализации до аммонийных соединений. Часть растительных остатков трансформируется в темноокрашенное, содержащее азот вещество, — гумус. Аммонийная форма азота подвергается в почве окислению нитрифицирующими бактериями с образованием солей азотной кислоты. При определенных условиях нитраты могут восстанавливаться до молекулярного азота и улетучиваются из почвы. Значительное количество азотсодержащих соединений микроорганизмы ассимилируют, а азот в органических формах практически недоступен растениям. Приведенные примеры показывают, что микроорганизмы способны вызывать как мобилизационные процессы и накапливать доступные для растений минеральные азотсодержащие вещества, гак и диаметрально противоположные им — иммобилизационные, обедняющие почву ценными для растений соединениями. Каково значение фиксации молекулярного азота для растений Азоту принадлежит ведущая роль в повышении урожая сельскохозяйственных культур. Д. Н. Прянишников подчеркивал, что главным условием, определяющим среднюю высоту урожая, была степень обеспеченности сельскохозяйственных растении азотом. Азот входит в состав белков, являющихся главной составной частью цитоплазмы и ядра клеток, в состав нуклеиновых кислот, хлорофилла, ферментов, фосфатидов, большинства витаминов и других органических азотистых соединений, которые играют важную роль в процессах обмена веществ в растении. Основным источником азота для растений являются соли азотной кислоты (нитраты) и соли аммония. В естественных условиях питание растений азотом происходит путем потребления ими аниона NO3- и катиона NH4+, находящихся в почвенном растворе и в обменно-поглощенном почвенными коллоидами состоянии. Поступившие в растения минеральные формы азота проходят сложный цикл превращения, в конечном итоге включаясь в состав органических азотистых соединений -- аминокислот, амидов и, наконец, белка. Синтез органических азотистых соединений происходит через аммиак, образованием его завершается и их распад. Условия азотного питания оказывают большое влияние на рост и развитие растений. При достаточном снабжении растений азотом в них усиливается синтез органических азотистых веществ. Растения образуют мощные листья и стебли с интенсивно-зеленой окраской, хорошо растут и кустятся; улучшается формирование и развитие органов плодоношения. В результате резко повышаются урожай и содержание белка в нем. Однако при одностороннем избытке азота задерживается созревание растений, они образуют большую вегетативную массу, но мало зерна или клубней и корнеплодов; у зерновых и льна избыток азота может вызывать полегание. При недостатке азота рост растений резко замедляется, листья бывают мелкие, бледно-зеленой окраски, что связано с нарушением синтеза хлорофилла, преждевременно желтеют, стебли становятся тонкими и слабо ветвятся. Ухудшаются также формирование и развитие репродуктивных органов и налив зерна, сильно снижаются урожай и содержание белка в нем. На какие этапы можно подразделить процесс минерализации азота микроорганизмами Молекулы белков и большинства пептидов велики и не могут проходить через цитоплазматическую мембрану микроорганизмов.Поэтому они расщепляются иэкферментами. Протеолитические йерменты, или протеазы, выделяемые клетками микроорганизмов в окружающую среду, осуществляют гидролиз ряда пептидных связей в молекулах белков. Образующиеся при этом частицы белковой молекулы (полипептиды и олигопептиды) поступают внутрь клеток микроорганизмов, где разрушаются внутриклеточными протеолитическими ферментами — пептидазами до свободных аминокислот.Последние используются для синтеза белков клетки или подвергаются дальнейшему расщеплению  При аэробном распаде белка основными конечными продуктами процесса бывают СО2, аммиак, сульфаты и вода. В анаэробных условиях при распаде белка образуются аммиак, амины, СО2, органические кислоты (жирные и ароматические — бензойная, ферулиновая и др.), меркаптаны, а также вещества с неприятным запахом —индол, скатол и сероводород. При анаэробном разложении белков могут образовываться токсичные соединения, в частности первичные амины В чем особенности аммонифицирующих бактерий Объясните различия первой и второй фазы нитрификации. Особенности гетеротрофной нитрификации. Дайте характеристику нитрифицирующих бактерий Нитрификаторы – хемолитоавтотрофы. С. Н. Виноградский установил, что существуют две группы нитрификаторов: одна осуществляет окисление аммиака до азотистой кислоты (NH4+ > NO2) — первая фаза нитрификации, другая — окисление азотистой кислоты до азотной (NO2 > NO3 ) — вторая фаза нитрификации. Представителей обеих групп относят к семейству Nitrobacteriaceae. Это одноклеточные грамотрицательные бактерии. Бактерии первой фазы нитрификации представлены родами: Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus и Nitrosovibrio. Наиболее детально к настоящему времени изучен Nitrosomonas europaea (рис. 42, А). Он представляет собой короткие овальные палочки размером 0,8—1 х 1—2 мкм. В жидкой культуре клетки Nitrosomonas проходят ряд стадий развития. Две основные из них представлены подвижной формой и неподвижными зооглеями. Подвижная форма обладает субполярным жгутиком или пучком жгутиков. Вторую фазу нитрификации осуществляют представители родов Nitrobacter, Nitrospira и Nitrococcus. Наибольшее число исследований проведено с Nitrobacter winogradskyi (рис. 42, Б), однако описаны и другие виды (например, Nitrobacter agilis). Клетки нитробактepa имеют удлиненную, клиновидную или грушевидную форму, более узкий конец часто загнут в клювик, размеры клеток — 0,6—0,8 х 1—2 мкм. При почковании дочерняя клетка обычно подвижна, так как имеет один полярный жгутик. Известно чередование в цикле развития подвижной и неподвижной стадий Нитрифицирующие бактерии развиваются при рН 6,0— 8,6, оптимум реакции среды составляет рН 7,5—8,0. При значениях ниже рН 6 и выше рН 9,2 бактерии не развиваются. Оптимальная температура для развития нитрификаторов 25—30 °С. Нитрификаторы — облигатные аэробы Г  етеротрофная нитрификация. Способны осуществлять нитрификацию и некоторые гетеротрофные микроорганизмы. К ним относятся бактерии из родов Pseudomonas, Arthrobacter, Corynebacteriит, Nocardia и отдельные виды грибов из родов Fusarium, Aspergillus, Penicillium, Cladosporium. Установлено, что Arthrobacter sp. в присут204 ствии органических субстратов вызывает окисление аммиака с образованием гидроксиламина, а затем нитрита и нитрата. Некоторые бактерии вызывают нитрификацию таких азотсодержащих органических веществ, как амиды, амины, гидроксамовые кислоты, нитросоединения (алифатические и ароматические), оксимы и др. Однако считают, что гетеротрофная нитрификация не служит источником энергии для перечисленных организмов. В чем сущность процесса денитрификации? Какие микроорганизмы осуществляют этоот процесс и при каких условиях? В почве совершается ряд процессов, в результате которых окисленные формы азота (нитраты, нитриты) восстанавливаются до оксидов азота или молекулярного азота. Восстановление нитратов и нитритов до газообразных азотных соединений происходит в результате прямой и косвенной денитрификации. Под прямой денитрификацией подразумевают биологическое восстановление нитратов, а под косвенной — химическое их восстановление. Восстановление нитратов, осуществляемое при биосинтезе и приводящее к образованию азотсодержащих клеточных компонентов, носит название ассимиляционной нитратредукции. Такой процесс способны выполнять растения и многие микроорганизмы. В процессе диссимиляционной нитратредукции, или денитрификации, нитраты используются как окислители органических веществ вместо молекулярного кислорода, что обеспечивает микроорганизмы необходимой энергией. При этом происходит восстановление нитратов до таких конечных газообразных продуктов, как NO, N2O или N2 (в зависимости от вида микроорганизма и условий среды).  Денитрификация осуществляется микроорганизмами в анаэробных условиях и ингибируется кислородом воздуха. Нитраты в анаэробных условиях выполняют роль акцепторов электронов, которые поступают от окисляемых соединений — органических или неорганических. В тех случаях, когда донорами электронов служат органические соединения, денитрификацию осуществляют хемоорганогетеротрофы, а если неорганические — хемолитоавтотрофы. В процессе денитрификации участвуют ферменты, содержащие молибден (FeS-белки — нитратредуктаза А и нитритредуктаза), локализованные на клеточных мембранах. Начальный этап восстановления нитратов при денитрификации катализуется ферментом нитратредуктазой А. Синтез данного фермента в клетках бактерий в присутствии нитрата идет только в анаэробных условиях. В аэробных условиях нитратредуктаза А не образуется. Денитрификацию в системе энергетического метаболизма называют также анаэробным, или нитратным, дыханием.  Денитрифицирующие бактерии — факультативно анаэробные организмы, способные восстанавливать нитраты только в анаэробных условиях. В присутствии свободного кислорода эти бактерии переходят на аэробное дыхание (обладают полной дыхательной системой), а нитраты потребляют лишь как источник азота. Способностью к нитратному дыханию обладает большое число родов бактерий. Первый этап процесса — восстановление нитратов в нитриты — идет при участии разнообразных микроорганизмов, как прокариот, так и эукариот (водоросли, грибы и дрожжи). Полное восстановление нитратов до газообразных продуктов (N0, N2O, N2 ) могут осуществлять только прокариоты. В наибольшей степени способность к полному восстановлению нитратов распространена у представителей родов Pseudomonas (P. fluorescens, P. stutzeri, P. aeruginosa) и Bacillus (В. licheniformis и др.). К хемолитоавтотрофным бактериям-денитрификаторам относят Thiobacillus denitrificans, Thiomicrospira denitrificans, Paracoccus denitrificans.Приведите примеры процессов, при которых азот переходит в соединения, недоступные для растений При определенных условиях имеющиеся в почве минеральные формы азота переходят в недоступные для растений соединения. Один из таких процессов возникает вследствие бурного развития микроорганизмов, которые потребляют азот и переводят его в белок цитоплазмы. Подобный процесс называют иммобилизацией азота. Биологически закрепленный азот не теряется из почвы. После отмирания микроорганизмов белковые вещества минерализуются и превращаются в аммиак. Иммобилизация азота наблюдается, например, при внесении в почву значительной массы соломы или соломистых удобрений. В результате иммобилизации использование азота растениями заметно снижается, что приводит к уменьшению урожая. Таким образом, иммобилизация представляет собой процесс, обратный минерализации. Установлено, что превращение азотсодержащих соединений по пути минерализации или, наоборот, иммобилизации полностью определяется соотношением азота и углерода в органическом веществе, вносимом в почву. Если субстрат имеет узкое соотношение С : N, то при его разложении накапливается аммиак, поскольку микроорганизмам не хватает углеродсодержащих соединений для ассимиляции азота. Зная условия иммобилизации неорганического азота, можно сделать важные агротехнические выводы. Так, удобрять почву, предназначенную под зерновые культуры, растительными остатками, бедными азотом, опытный агроном не станет, так как это ухудшает азотное питание растений. Соломистые удобрения он будет вносить в почву лишь с добавлением соответствующих доз азотных удобрений. В осеннее время года иммобилизация полезна, так как нитраты и аммиак связываются и не теряются в результате выщелачивания зимой. Весной азот, входящий в состав микробной клетки, частично минерализуется и превращается в аммиак и нитраты, которые затем используют растения. Каково значение свободноживущих и симбиотических азотфиксирующих организмов? Приведите примеры свободноживущих организмов, усваивающих азот Азотфиксация — биологический процесс, и единственными организмами, способными его осуществлять, являются прокариоты (эубактерии и архебактерии). Эти микроорганизмы частью самостоятельно, а частью в симбиозе с высшими растениями превращают молекулярный азот (N2 ) в органические соединения и интегрируют его (непосредственно или через растение) в белок, который в конце концов попадает в почву. Свыше 90% всей фиксации молекулярного азота атмосферы осуществляется в результате метаболической активности микроорганизмов. Согласно последним оценкам, микроорганизмы на земном шаре ежегодно фиксируют 175—190 млн т молекулярного азота в наземных экосистемах, из которых 99—110 млн т — на почвах сельскохозяйственных угодий. Источником азотного питания для свободноживущих азотфиксирующих бактерий могут служить соли аммония, азотной кислоты и многие содержащие азот органические соединения. При отсутствии указанных соединений бактерии усваивают молекулярный азот. Азотфиксация осуществляется бактериями Clostridium pasteurianum, Azotobacter chroococcum, также бактериями родов Azomonas, Beijerinckia, а также некоторыми пурпурными и цианобактериями. В чем сущность ассоциативной азотфиксации и какие микроорганизмы ее осуществляют Рост и развитие ассоциативных бактерий связаны с поступлением к ним от растений легкодоступных источников углерода и энергии в виде корневых выделений (cахаров, органических кислот и других органических веществ), а также корневого отпада и опада Изучение микробного населения корневой системы овощных культур показало, что азотфиксация в ризоплане данных растений осуществляется главным образом факультативно анаэробными бактериями, среди которых доминируют энтеробактерии, главным образом представители рода Klebsiella. Ассоциативная азотфиксация протекает практически во всех почвах в прикорневом пространстве или на корнях различных небобовых растений. Достаточно высокий уровень азотфиксации обнаружен в ризосфере тропических растений — сорго, кукурузы, сахарного тростника, паспалум и др. В почвах зоны умеренного климата азотфиксация выявлена в ризосфере разнообразных небобовых растений — зерновых, корне- и клубнеплодных, овощных культур, пастбищных и дикорастущих злаков, растений влажных и суходольных лугов, лесных трав. Считают, что ассоциативная азотфиксация происходит в фитоплане всех небобовых растений, хотя ее эффективность различна и определяется главным образом генотипом растений. Какие растения вступают в симбиотические отношения с азотфиксирующими бактериями Клубеньковые бактерии формируют симбиотические ассоциации с бобовыми растениями семейства Leguminosae, в котором выделяют три подсемейства — Mimosoideae, Papillonoideae и Caesalpinoideae. Клубеньковые бактерии характеризуются видовой специфичностью (избирательностью) по отношению к растению-хозяину. Определенный вид бактерий обычно образует клубеньки только на одном или нескольких видах бобовых растений. Так, Rhizobium leguminosarum инфицирует горох, вику, кормовые бобы и чечевицу; Rhizobium phaseoli — фасоль; Bradyrhizobium japonicum — сою; Bradyrhizobium lupini — люпин; Bradyrhizobium vigna — вигну, маш и арахис и т. д. Иногда наблюдается не только видовая, но и сортовая специфичность клубеньковых бактерий. У клубеньковых бактерий клевера, люцерны, эспарцета и гороха сортовая специфичность выражена слабо, а у бактерий сои, люпина и кормовых бобов она проявляется довольно активно. У многих небобовых растений, как древесных и кустарниковых, так и травянистых, также существуют корневые клубеньки, способные связывать молекулярный азот. Фиксация азота в таких случаях, как и у бобовых, основана на симбиозе с прокариотами. У древесной и кустарниковой растительности клубеньки чаще всего образуются азотфиксирующими актиномицетами, у травянистой — бактериями. В большинстве случаев симбионтами деревьев и кустарников служат актиномицеты рода Frankia Перечислите симбиотические признаки клубеньковых бактерий Эффективность азотфиксации симбиотической ассоциации бобовое растение — клубеньковые бактерии определяется наличием у клубеньковых бактерий целого комплекса симбиотических признаков: вирулентности — способности клубеньковых бактерий входить в контакт с корневой системой бобовых растений, проникать в ткани корня, размножаться в них и индуцировать образование клубеньков; азотфиксирующей активности — способности связывать молекулярный азот атмосферы при помощи специальной ферментативной системы и превращать его в ионы аммония; эффективности — способности увеличивать урожай и содержание белка у бобового растения-хозяина за счет передачи растению фиксированного азота и синтезированных биоло-гически активных веществ; конкурентоспособности — способности внесенного в почву определенного штамма клубеньковых бактерий образовывать клубеньки в присутствии других штаммов того же вида специфичности — способности вступать в эффективный симбиоз со строго определенным набором сортов и видов бобовых растений. Бактерии семейства Rhizobiaceae Rhizobium (R. leguminazarum by trifolli (клевер), viceae (горох), meliloti (люцерна)) - быстрорастущие бактерии Sinorhizobium (вика, люцерна) Mezorhizobium (нут) Bradyrhizobium (Br. japonicum (соя)) - медленнорастущие бактерии В чем особенности биохимии азотфиксации? На какие стадии можно разделить процесс восстановления молекулярного азота до аммиака? Молекула азота характеризуется очень прочной тройной связью, которая обусловливает инертные свойства газа. Так, азот с трудом вступает в химическую связь с другими элементами и веществами. Фиксация азота атмосферы представляет собой восстановительный процесс, и первым его продуктом, который можно выявить, служит аммиак. Процесс восстановления азота представляет собой ряд ферментативных реакций, осуществляемых ферментным комплексом нитрогеназой. Активный центр нитрогеназы содержит два компонента: первый состоит из белка, в состав которого входят молибден, железо и сера, или Mo-Fe-белка, второй — из белка, содержащего железо и серу, или Fe-S-белка   Считают, что процесс связывания молекулярного азота начинается с поступления азота, растворенного в воде, в азотфиксирующий центр, где в активации молекулы азота участвуют два атома молибдена (рис. 51). В результате взаимодействия с азотом молибден восстанавливается, принимая электроны, которые поступают в активный центр через Fe-S-белок и Mo-Fe-белок. Такой перенос электронов связан с гидролизом АТФ, т. е. идет с затратой энергии. В транспорте электронов к нитрогеназе принимает участие железосодержащий водорастворимый белок-фермент ферредоксин, а в активации водорода воды и переносе протонов — фермент гидрогеназа. Восстановление одной молекулы азота до двух молекул NH3 требует затраты энергии в виде 12 молекул АТФ Восстановление молекулярного азота до аммиака осуществляется в тр и последовательные стадии. Вначале N2 превращается в диимид (HN=NH), затем в гидразин. Аммиак, образовавшийся в процессе фиксации N2 , связывается кетокислотами, что приводит к синтезу аминокислот. Так, из 233 2-оксоглутарата и аммиака получается глутаминовая кислота. Глутаминовая кислота с затратой энергии в виде АТФ превращается в глутамин, а из него синтезируется важнейший метаболит — аспарагин. Из щавелевоуксусной кислоты и аммиака образуется аспарагиновая кислота, из пирувата и NH3 — а-аланин и т. д. В дальнейшем аминокислоты идут на синтез белков и других азотсодержащих органических соединений. Процесс связывания молекулярного N2 бактериями подвержен регуляции. Так, у многих микроорганизмов синтез нитрогеназы происходит только тогда, когда она нужна, т. е. когда в среде отсутствует источник связанного азота Какие группы микроорганизмов существуют за счет энергии, выделяющейся при окислении неорганических соединений серы Среди активных окислителей восстановленных неорганических соединений серы можно выделить следующие группы микроорганизмов: • тионовые бактерии, представленные родами Thiobacillus, Thiosphaera, Thiomicrospira, Thiodendron, а также ахребактерии рода Sulfolobus; • одноклеточные и многоклеточные (нитчатые, образующие трихомы) формы, относящиеся к родам Achromatium, Thiobacterium, Thiospira, Beggiatoa, Thiothrix, Thioploca и др.; • фотосинтезирующие пурпурные и зеленые серные бактерии, а также некоторые цианобактерии; • хемоорганогетеротрофные организмы родов Bacillus, Pseudomonas, актиномицеты и грибы (Penicillium, Aspergillus). Микроорганизмы первой группы обитают в почве. Нитчатые формы встречаются главным образом в грязевых водоемах, возможно их развитие в затопленных почвах, содержащих восстанов236 ленные формы серных соединений. Фотосинтезирующие бактерии преимущественно обитают в водной среде (пруды, морские лагуны, озера и т. д.). Окисляют соединения серы также фотолитоавтотрофные пурпурные и зеленые серные бактерии. Они обычно обитают в среде, где имеется H2S. Большой роли в почвах не играют. Использование микробов в качестве «металлургов» экономически выгодно. Стоимость меди, полученной микробиологическим выщелачиванием, обходится в два с половиной раза дешевле, чем гидрометаллургическим способом. Назовите основные направления трансформации соединений серы в почве Органические и неорганические формы серы под влиянием деятельности микроорганизмов подвергаются в почве различным превращениям. Направление трансформаций соединений серы регулируется в основном факторами внешней среды. Органические соединения серы могут быть разрушены и минерализованы. В определенных условиях восстановленные неорганические соединения серы подвергаются окислению микроорганизмами, а окисленные (сульфаты, сульфиты и др.), наоборот, могут быть восстановлены в H2S (рис. 52). Гипотетическая цепь реакций окисления элементарной серы бактериями рода Thiobacillus может быть представлена в следующем виде:  Восстановление неорганических соединений серы. Оно осуществляется при разнообразных обменных процессах. Сульфаты могут быть источником серы как для микро-, так и для макроорганизмов. Усвоение данных соединений сопровождается восстановлением серы в биосинтетических процессах, при так называемой ассимиляционной сульфатредукции. Если растворимые сульфаты закрепляются в клетках микроорганизмов, процесс обозначают как иммобилизацию серы. В плохо аэрированных, затопляемых почвах, с дефицитом кислорода, а также в водах лиманов, некоторых морей и других водоемов в зоне анаэробиоза происходит микробиологическое восстановление сульфатов в результате диссимиляционной сульфатредукции, или сульфатного дыхания. В то же время бактерии, восстанавливающие сульфаты, играют большую роль в геологических процессах. Они образуют H2S, участвующий в образовании серных руд. При окислении сероводорода серными бактериями появляются залежи серы промышленного значения. Сульфатредуцирующие бактерии участвуют и в образовании сульфидных руд. В каких формах фосфор может находиться в почве Основной источник Р в почве – нерастворимые и труднорастворимые фосфорсодержащие минералы группы апатита соединения Р в почве входят в состав гумуса, навоза, растительных и животных остатков Больше всего Р содержится в черноземе (до 80%) и меньше всего в сероземе (не более 10%). Большая часть соединений Р находится в форме фитина, фосфолипидов В каких доступных для растений формах присутствует в почве фосфор Корни растений поглощают фосфор в двух формах. Монофосфат-ион (PO43-), который является преобладающим типом фосфатов в почвенном растворе при рН почвы ниже 7. При рН выше 7, преобладающей формой является дифосфат-ион (P2O74-). Какие виды бактерий участвуют в трансформации железа в почве? Охарактеризуйте эти бактерии С.Н.Виноградский назвал железобактериями узкую и специфическую группу автотрофных бактерий, осуществляющих хемосинтез за счет окисления Fe. В современном понимании железобактерии – это сборная группа м/мов разного систематического положения, которые объединяются на основании способности окислять восстановленные соединения Fe с отложением окисного Fe на поверхности клеток К железобактериям относят нитчатые бактерии, флексибактерии, одноклеточные бактерии разных родов, микоплазмы и цианобактерии Все железобактерии делят на: автотрофные и гетеротрофные. 1. Автотрофные облигатно-ацидофильные железобактерии Эти бактерии окисляют Fe в средах с низким значением рН и используют энергию этого процесса для хемосинтеза. Это в понимании С.Н. Виноградского истинные железобактерии Представители разных таксономических единиц: тионовая бактерия Thiobacillus ferrooxidans; грамотрицательная Leptospirillum ferroxidans со сложным циклом развития (кокки- вибрионы- спириллы); Gallionella ferruqinea и архебактерии Sulfolobus acidocaldarius Все они растут в кислых средах (рН 2-3 и ниже). Их местообитание в природе – подземные воды сульфидных месторождений, пиритизированные торфяники, железистые водные источники 2. Гетеротрофные железоокисляющие бактерии Развиваются в условиях среды с близким к нейтральному значению рН на границе окислительной и восстановительной зон. По морфологическим признакам сюда относятся: нитчатые, одноклеточные и микоплазмы. По типу питания – это гетеротрофы Нитчатые железобактерии – грамотрицательные, имеющие слизистые чехлы, в которых нах-ся окисленное Fe, за что эти бактерии получили название охрообразователей 3. Одноклеточные бактерии Накапливают окисленное Fe в гетеротрофных условиях, широко распространены в почвах гумидных зон Ф-ция накопления Fe проявляется у них только в специфической экологической обстановке: в нейтральной среде при наличии Fe и органических веществ К ним относятся: Pseudomonas putida и Seliberia stellata (обитатель почв из группы коринебактерий с изменчивой морфологией) 4. Микоплазмы, участвующие в аккумуляции Fe в почвах, отн-ся к группе сапротрофных мелких бактерий без клеточной стенки. Это полиморфные организмы: их кокковидные клетки связаны с тонкими нитями, на поверхности которых откладываются окислы железа К этой группе относятся Siderococcus, Metallogenium. Они могут расти в нейтральной и слабо-кислой среде за счет использования органической части железогумусовых комплексов. Metallogenium образует ассоциации с грибами 5. Магнитные бактерии (магнитосомы) В последние годы были обнаружены и изучены бактерии, содержащие в клетках много мелких магнитных частиц и движущиеся в магнитном поле Магнетит может находится в разном состоянии: в клетках образуются особые тельца – магнитосомы (до 100 на клетку) Частицы образуют организованную структуру и располагаются в определенном порядке, образуются цепочки магнитосом Магнитобактерии обнаружены в природных водах и почвах. Их роль выяснена не полностью. Магнитосомы обуславливают движение клеток к магнитному полюсу, пока неясно, какую экологическую роль это играет Предполагают, что кроме магнитотаксиса бактерии с помощью магнитосом запасают Fe, необходимое для метаболизма, регулируют окислительно-восстановительный потенциал и даже запасают энергию Это важное звено биогенного цикла Fe. Магнитосомы обнаружены в метеорите с Марса, что считается доказательством наличие прежней жизни на этой планете. В биотехнологии магнитосомы используются для иммобилизации ферментов и антител В чем особенности микробиологических превращений соединений калия Какие процессы распада минералов, содержащих калий идут с участием микроорганизмов В основном калий находится в минералах (слюда, полевые шпаты, вермикулит). Освобождение калия из минералов происходит под воздействием на них м/мов. Этот процесс наиболее значителен в тех районах, где идет первичное почвообразование: в горах на изверженных вулканических породах Разложение минералов при взаимодействии с почвенными м/ми и их метаболитами постоянно происходит в сформированных почвах (при нитрификации, при окислении S, брожения, иммобилизация в микробиологическую биомассу) В разрушении минералов особенно активны слизеобразующие бактерии, выделяющие большое кол-во полисахаридов Среди них постоянно обнаруживаются бациллы (род Bacillus) и представители рода Arthrobacter. В общем же это процессы неспецифические, в них участвуют разнообразные почвенные бактерии Приведите примеры химических реакций, осуществляемых микроорганизмами рассматриваемых групп    Характеристика и особенности микроорганизмов, участвующих в превращениях серы, фосфора и калия Сера -см вопрос 14 Фосфор Органические соединения фосфора разлагаются бактериями родов Pseudomonas, Bacillus (В. megaterium, В. mesentericus), грибами родов Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, Trichothecium, некоторыми актиномицетами и другими микроорганизмами. Разложение указанных соединений осуществляют также дрожжи (Rhodotorula, Saccharomyces, Candida, Hansenula и др.). Многие микроорганизмы могут переводить нерастворимые соединения фосфорной кислоты в растворимое состояние, среди них представители бактерий, актиномицетов, грибов и других групп микроорганизмов родов Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Mycobacterium,Penicillium, Aspergillus и т. д. Каково значение процессов превращения соединений фосфора, железа, серы и калия в жизни человека |