Процесс аммонификации

Схема биологического круговорота углерода.

АВТОТРОФЫ ГЕТЕРОТРОФЫ

ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ

Участие микроорганизмов в биологическом круговороте углерода.

Главная роль в конструктивном обмене принадлежит углероду. По отношению к углероду они делятся:

1.Автотрофы – сами синтезируют органические вещества:

А) фотоавтотрофы осуществляют фотосинтез (углекислота + вода + энергия солнца – органическое вещество) – водоросли, цианобактерии, пурпурные и зеленые водоросли, высшие растения.

Б) хемоавтотрофы осуществляют хемосинтез – получают энергию за счет окисления неорганического соединения (аммиака,азота, серы, водорода, сероводорода, закисного железа) - нитрифицирующие, водородные, серные, железобактерии.

2.Гетеротрофы – питаются готовыми органическими веществами:

А) Сапротрофы питаются мертвыми органическими веществами (грибы, бактерии). Они составляют основную массу почвенных организмов, перерабатывают массу органических веществ мертвых растений и животных. К ним относятся сапрофиты, сапрофаги, детриофаги.

Б) Биотрофы питаются готовыми органическими веществами:

- фитофаги используют в пищу растения (копытные, насекомые),

- зоофаги используют в пищу животных (хищники, насекомоядные).

К этим группам относятся также паразиты – живущие за счет потребления органических веществ фитофагов и зоофагов.

| |

| |

Фотоавтотрофы Фитофаги (+паразиты)

Хемоавтотрофы Зоофаги (+паразиты)

Автотрофы (высшие зеленые растения, водоросли, цианобактерии) фиксируют углерод из углекислоты воздуха, включая его в органические соединения. Животные, поедая растения, включают углерод в органическое вещество своего тела. Дыхание аэробных организмов и многие виды брожения сопровождаются выделением углекислого газа. Опад растений и трупы животных, микробов разлагаются в почве и пополняют атмосферу углекислотой:

1. Фотосинтез.

2. Хемосинтез.

3. Дыхание растений.

4.Питание животных.

5.Дыхание животных.

6.Отмирание организмов.

7.Брожение.

8.(а) Выделение углекислого газа при разложении мертвых остатков.

Микроорганизмы выполняют важную роль в преобразовании азотистых веществ. Полноценное азотное питание необходимо для растений. Азот, как и углерод, является основным компонентом наиболее существенных для жизни растений органических соединений. После отмирания растений, микробов, животных органическое вещество их остатков разлагается почвенными микробами до самых простых минеральных форм азота, нужных для растений. Разложение органических остатков до неорганических веществ с помощью бактерий аммонификаторов называется аммонификацией.

В аммонификацию включаются белки, мочевина, хитин, нуклеиновые кислоты, которые содержат азот. Все они разлагаются микробами с выделением аммиака. Разлагая то или иное вещество, аммонификаторы за счет этого питаются, размножаются, берут необходимую энергию. Для поддержания собственного метаболизма эти бактерии используют небольшое количество высвобождающегося азота. Одновременно при разложении органических веществ высвобождаются ионы ортофосфорной кислоты, сера в форме сероводорода.

К аммонификаторам относятся многие спорообразующие палочки (сенная палочка), многие актиномицеты, грибы, анаэробные палочки из рода клостридиум. Все эти аммонификаторы выделяют большое количество протеолитических ферментов – протеаз, расщепляющих белки. Сначала сложные белки с помощью протеаз разлагаются до простых, а те – до аминокислот. Часть аминокислот используется самими микробами, часть на втором этапе подвергается дезаминированию, в процессе которого от них отщепляется аминогруппа и образуются свободный аммиак и органические кислоты. Различают дезаминирование, идущее с участием кислорода:

R - CHNH2– COOH + O2 = R - СООН + CO2 + NH3

И дезаминирование, идущее без участия кислорода с помощью НАД-зависимой дегидрогеназы:

R - CHNH2– COOH + HAД + H2O = R - CO – COOH + НАД Н2 + NH3

Конечные продукты аммонификации белков (аммиак и органические кислоты) частично используются микробами. Для нормального протекания аммонификации требуется температура +20-30 град. С, достаточная влажность, щелочная среда.

Мочевина является продуктом жизнедеятельности многих м/о. В чистом виде она трудно доступна корням растений. Аммонификаторы разлагают ее до аммиака, углекислого газа и воды:

СО(NH2)2 + H2O = (NH4)2CO3

(NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O

Хитин, трудно разлагаемое вещество наружного скелета насекомых, также разлагается аммонификаторами до глюкозы, уксусной кислоты и аммиака. Аммонификаторы участвуют в разложении НК, которые сначала распадаются с помощью экзоферментов до нуклеотидов, последние разлагаются до азотистых оснований, сахаров, фосфорной кислоты. Процессу аммонификации подвергаются также гуминовые кислоты с выделением аммиака.