Денитрификация. ).Химизм процесса и энергетика процесса, возбудители и их характеристика. Значение процесса в природе , практической деятельности человека

Краткий конспект лекции №6

Тема лекции «Роль микроорганизмов в круговороте азота в природе

Содержание лекции:

Значение азота в питании растений и мировом земледелии

Биологический и технический азот в земледелии

Симбиотическая и несимбиотическая азотфиксация. Масштабы процесса в природе. Химизм процесса, характеристика возбудителей и их практическое значение

Аммонификация белков(гниение).Химизм процесса и энергетика процесса, возбудители и их характеристика. Значение процесса в природе, практической деятельности человека и в конверсии пищевых продуктов

Нитрификация.).Химизм процесса и энергетика процесса, возбудители и их характеристика. Значение процесса в природе, практической деятельности человека

Денитрификация.).Химизм процесса и энергетика процесса, возбудители и их характеристика. Значение процесса в природе, практической деятельности человека

 

1. Значение азота в природе. Схема круговорота азота в природе.

Содержание азота в атмосфере(78,8%) и почве(0.5-0.2 %). Формы азота в атмосфере (N₂₎ и почве(органический и минеральный)Содержание азота в биомассе различных растений, средний вынос.. пути привлечение атмосферного азота в почву.

1)технический путь-синтез аммиака – условия синтеза, затраты энергии, загрязнение окружающей среды, высокая стоимость

2) биологический путь-азотфиксация с помощью микроорганизмов.

История открытия азотфиксаторов-работы Буссенго Гельригеля, Бейеринка, Виноградского. Воронина.

Дешевизна и экологическая безопасность процесса.

Основные группы азотфиксаторов- симбиотические и свободноживущие

 

2. Симбиотические азотфиксаторы- клубеньковые бактерии рода Rhizobim.

Морфологическая характеристика. Физиологическая характеристика- вирулентность, специфичность и активность.

Механизм проникновения бактерий в корневые волоски и образование клубеньков. Бактероиды. Взаимодействие клубеньковых бактерий с растением хозяином.

Отличительные признаки активных и неактивных клубеньков. Химизм азотфиксации, значение нитрогеназы в фиксации молекулярного азота. Продукты азотфиксации.

Влияние внешних факторов окружающей среды на эффективность симбиотической азотфиксации.

Ассоциативная азотфиксация- работы Доберейнера. Азоспириллы-развиваются в ризосфере и ризоплане тропических травянистых растений.

 

Несимбиотическая азотфиксация-свободноживущими в почве микроорганизмами.1

1) Аэробные свободноживущие азотфиксаторы-Azotobacter chroococcum

Морфология азотобактера(образование капсул и пигментов разного цвета. Повышенные требования к плодородию и увлажнению почвы. Активность усвоения молекулярного азота.

Роды –Azomonas, Beijerinckia,Derxia(распространены в тропических почвах), цианобактерии(во всех почвах с нейральной реакцией почвенного раствора)

Цианобактерии

2) анаэробные свободноживущие азотфиксаторы-Clostridium pasterianum.Работы Виноградского.

Морфологическая характеристика, способность к спорообразованию.

Облигатный анаэроб, осуществляющий маслянокислое брожение. Физиологическая характеристика. активность усвоения азота

5. Пути усиления азотфиксации- расширение посевов бобовых культур и использование бактериальных удобрений(ризоторфин, азотобактерин).

Применение ризоторфина –предпосевное или заблаговременная обработка семян специфичным или поливалентным препаратом. Защита обработанных семян от солнечных лучей. Использование микроэлементов. Совмещение обработки семян пестицидами и инокуляции.

Особенности применения минеральных удобрений при возделывании бобовых. Роль одно и многолетних бобовых культур в повышении плодородия почвы.

Применение азотобактерина. Антифунгальная активность азотобактерина.

3. Аммонификафия –это процесс разложения органических азотсодержащих веществ, сопровождающийся выделением аммиака и других продуктов.

Химизм процееса.1этап –гидролиз белка под действием экзоферментов. Ступенчатость процесса: белок- полипептиды- трипептиды- дипептиды-аминокислоты

2 этап может происходить как в аэробных так и в анаэробных условиях

А) аэробные условия- происходит окислительное дезаминирование, конечные продукты –аммиак, вода, углекислый газ,сульфаты.

Б) анаэробные условия- происходит восстановительное дезаминирование-конечные продукты-аммиак, углекислый газ, органические кислоты.

При анаэробном распаде могут образовываться и накапливаться дурнопахнущие и токсические продукты, например птомаины или трупные яды. Поэтому процесс распада белков называют также гниением.

Сероводород образуется при распаде белков содержащих аминокислоты цистин и цистеин, индол и скатол(газы обладающие тошнотворным запахом) образуются при разложении белков содержащих триптофан. Птомаины (путресцин, кадаверин) образуются при распаде лизинсодержащих белков.

Возбудители процесса гнилостные бактерии родов Bacterium и Bacillus.Дать морфологическую и физиологическую характеристику.

Значение процесса: 1.Санитарная роль 2. Минерализация органического азота

3.Порча сырья и продуктов питания

4. Нитрификация-процесс окисления аммиака микроорганизмами до нитритов и нитратов. Происходит ступенчато

1этап окисление аммиак до азотистой кислоты

2этап окисление нитритов до нитратов

1 этап осуществляют микроорганизмы рода Nitrozomonas

2 этап –рода Nitrobacter

Дать морфологическую и физиологическую характеристику возбудителям

Значение процесса в загрязнении сельскохозяйственной продукции нитратами. Вред, причиняемый избыточными нитратами здоровью человека.

 

5. Денитрификация-процесс восстановления нитратов до свободного молекулярного азота.

Химизм процесса. Дать схему восстановления нитратов.

Возбудители:Bacterium denitrificans, Pseudomonas fluorescens? Achromobacter studzeri.

Факультативные анаэробы, но осуществляют окислительные процессы, используя кислород нитратов. Гетеротрофы.

Значение –Очистка сточных вод от избыточных нитратов

 

Рекомендуемая литература.

1.1. Емцев, В.Т. Микробиология/ В.Т Емцев, Е.Н. Мишустин - М.:

Дрофа,2006.-444с.

1.2.Конспекты лекций

2. дополнительная литература

2.1.Теппер, Е.З. Практикум по микробиологии / Е.З.Теппе, В.К. Шильникова, Г.И. Переверзева.- М.:, Дрофа, 2005.-256с.

2.2. Гусев, М.В. Микробиология / М. В. Гусев, Л.А. Минеева.- М.:

Академия, 2006-446с.

2.3 Ленгелер, И. Современная микробиология. Прокариоты. / И.Ленгелер Г. Древс, Э.Шлегеля. -М.: Мир, 2005, т. 1,2.- 1120 с.

2.4.Мишустин, Е..Н. Микроорганизмы и продуктивность земледелия. /Е.Н.Мишустин, Микроорганизмы и продуктивность земледелия. М.,1982,343с.

2.5.Шлегель, Э.Г. История микробиологии / Э.Г. Шлегель. - М. УРСС, 2005. -304 с.

3 Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:

3.1 www.microbiolody.ucor.org

3.2 www.micro-biolog.ru

3.3.www/bio-x.ru/books/practicu-po-microbiologii-tepper

3.4.www.inbi.ras.ru/pbm.html

3.5 Электронное пособие «Микробиология»» [ Электронный

ресурс] Режим доступа: \\bserver.ssaa.local\e-books\!content.

3.6 Тесты по разделам дисциплины «Микробиология» [ Электронный

ресурс ] - Режим доступа: \\bserver.ssaa.local\e-books\!content.\

Вопросы для самоконтроля:

1Какой микробиологический процесс называется азотфиксацией?

2. Какие вы знаете симбиотические азотфиксаторы?

3.Какой фермент обеспечивает процесс восстановления молекулярного азота до NH₄?

4.Что такое специфичность клубеньковых бактерий,приведите примеры?

5. Наличие какого пигмента придает клубенькам розоватую окраску и защищает нитрогеназу от воздействия кислорода?

6. Как называется бактериальное удобрение на основе клубеньковых бактерий?

7.Как отличить активные клубеньки от неактивных?

8.Какие роды бактерий симбиотических бактерий Вы знаете?

9. Назовите представителей свободноживущих азотфиксаторов?.

10. Какие из свободноживущих азотфиксаторов используют для приготовления бактериального удобрения?

11.Почему аммонификацию белков называют гниением?

12.Какие аминокислоты, при разложении выделяют тоннотворные запахи?

13.Какие токсины образуются при разложении белков

14.Чем аэробное разложение белков отличается от аэробного?

15.Какой процесс называется нитрификацией?

16.Причины накопления нитратов в продукции растениеводства?

17.Какие признаки,при отравлении человека нитратами?

18.Как избежать избыточного накопления нитратов в продукции растениеводства?

19.Какие условия способствуют протеканию денитрификации?

20.В чем заключается положительное значение денитрификации?