AMONIFIKACJA - proces przekształcania zw org azotu i amoniaku

-może być procesem tlenowym i beztlenowym. Działają przy tym b różne enzymy uczestniczące w procesach dysymilacji

-w zależności od rodzaju enzymów i sposoby ich działania w warunkach tlenowych, oprócz amoniaku powstają jako produkty rozkładu ketokwasy, oksokwasy lub lotne kw tłuszczowe

- w warunkach beztlenowych pod wpływem dekarboksylaz produktami wyjściowymi mogą być aminy, CO2 i inne.

W glebie zależnie od warunków ekologicznych, amonifikacja może przebiegać z różnym nasileniem. Możemy tu wyróżnić:

-amonifikację brutto - taka ilość azotu amonowego, którą się otrzymuje z procesów min subst org

-amonifikacja netto - ilość amoniaku powstającego przy rozkładzie zw org z uwzględnieniem równoszceśnie zachodzących strat (nitryfikacja, utlenianie się, asymilacja)

RODZAJE AMONIFIKACJI:

-dezaminacja hydrolityczna

-dezaminacja reduktywna (polega na przekształceniu aminokwasu do kw nasyconego

CH3 - CH - COOH CH3 - CH2 - COOH

-dezaminacja desaturatywna - rozkład aminokwasu z wytworzeniem kw org nienasyconego

CH3 - CH - COOH CH2 - CH - COOH

-dezaminacja oksydatywna

CH3 - CH - COOH CH3 - CO - COOH

Dezaminacja tupu Sticklanda

CH3 - CH - COOH + CH3 - CH - COOH CH3COCOOH + CH3COOH

HYDROLIZA MOCZNIKA jest uważana z przykład deaminacji hydrolitycznej. Wiele bakterii ma zdolność wykorzystania mocznika jako źródła azotu, a hydroliza tego zw jest katalizowana przez ureazę:

H2N - CO - NH2 +H2O H2N - CO - NH2

Mocznik karbaminian

H2N - CO - NH4 +H2O (NH4)2 CO3

węglan amonu

(NH4)2 CO3 2 NH3 + CO2 + H2O

BAKTERIE MOCZNIKOWE: Urobacterium, Urobacillus, Bacillus pasteurii, Proteusz vulgaris, Sporosarcina ureae

AMONIFIKATORY: Clostridium sporogenes, C perfringens, C tetani, C botulinum

- względne beztlenowce: Escherichia coli, Aerobacter aerogenes, Proteusz vulgaris

- tlenowce: Bacillus subtilis, Bacillus cereus var Mycoides, Bacillus megaterium, Pseudomonas fluarescens, P aeruginosa, Serratia marcescens, Halobacterium salinarium.

Nitryfikacja

I. Nitryfikacja autotroficzna

Warunki nitryfikacji-pH 7,5-8, wilgotność 60%m.p.w. temp. 25-30 °C, C:N<12

1 faza

2NH₄⁺+3O₂=2NO₂+2H₂O+4H⁺+J

Uwalniana energia 5,4*10⁵J

Stosunek ilości utlenionego N do pobranego C: -35,4

Bakterie nitryfikacyjne pierwszej fazy(NH₄NO₂)

Nitrosomonas europea (gleba)

Nitrosospira brensis (gleba)

Nitrosolutus multiformis (gleba)

Nitrosovibrio tenuis (gleba)

Nitrosococcus nitrosus (gleba)

Nitrosococcus oceanus (morza)

Nitrosococcus mobilis (morza)

Liczebność: od 10³ do 10⁵w 1g s.m. gleby

W glebach nawożonych gnojowicą 10⁷ do 10⁸ w 1g s.m.

2 faza

Polega na utlenianiu NO₂do azotanów NO₃ proces tlenowy, powstaje H₂O, H₂ i energia.

Uwolniona energia 1,4*10⁵J

Stosunek ilości utlenionego N do pobranego C: -135

Bakterie nitryfikacyjne drugiej fazy (NO₂NO₃)

Nitrobacter winogradski (gleba, woda)

Nitrosospira gracillis (morza)

Nitrococcus mobilis (morza)

Liczebność od 10³ do 10⁵ w 1g s.m. gleby

W glebach nawożonych gnojowicą 10⁷ do 10⁸ w 1g s.m.

Inhibitory nitryfikacji:

-N-Serve(pochodne pirydyny)

-AM (pochodne aminometylopirydyny)

-ATC (4-amino-1,2,4-triazol)

-DCD (dicyjanodiamid)

-karanjin;- etrdiazol; -tetrazol; -lotne związki siarki; -acetanilidy

-acetylen

2NH₄+3O₂2NO₂+2H₂O+4H⁺

2.Nitryfikacja heterotroficzna

NH₄⁺(-3)NH₂OH(-1)NOH(+1)NO₂(+3)NO₃(+5)

Proces ten zachodzi w glebach leśnych, ściekach.

Bakterie:

Arthrobacter globiformis

Aerobacter aerogenes

Mycobacterium phlei

Thiosphera

Pseudomonas sp.

RNH₂(-3)RNHOH(-1)RNO(+1)RNO₂(+3)NO₃(+5)

Grzyby:

Aspergillus, Penicillum, Cephalosporium

Straty azotu w czasie nitryfikacji:

1.powstają lotne tlenki N i N₂ (z 700moli NH₃1 mol N₂O)

2.reakcja azotanów (III) z aminokwasami

RCHNH₂COOH+HNO₂RCHOHCOOH+H₂O+N₂

3.reakcja NO₂ z aminami

RCH₂NH₂+HNO₂RCH₂OH+H₂O+N₂

4.reakcja NO₂ z NH₃

NH₃+HNO₂2H₂O+N₂

5.reakcje NO₂ z NH₄⁺

Denitryfikacja:

Warunki beztlenowe, dostęp substancji organicznej

Ważniejsze bakterie denitryfikacyjne:

Pseudomonas strutzeri; Pseudomonas aeruginosa; Pseudomonas calcis; Thiobacillus denitryficans; Pacacoccus denitryficans; Pacacoccus holodenitryficans

I. Mikroorganizmy symbiotyczne

1.typ cykas-Anabena, azolla, calothrix, nostoc, gleotricha

2.typ parasponium-rizobium, bradyrizobium, azorizobium, shinorizobium

(1100 gat. Roślin motylkowych_

3.typ alnus-promieniowce z rodziny Frankia(300gat. Drzew i krzewów)

II. Mikroorganizmy wolnożyjące

1.bakterie tlenowe-w glebie (Azotobakter, Arthrobacter, Azomonas, Bijerinckia, Derxia, Mycobacterium, Corynobacterium)- w ryzosferze(Azospirillum, Paspalum, Spirillum, Azomonas) -fyllosfera(Klebsiella, Erwnia)

2.bakterie względnie tlenowe-(Enterobacter, Bacillus, Rhodospirillum, Rhodopseudomonas)

3.bakterie beztlenowe(Clostridium, Chlorobium, Chromatium, Desulfovibrio, Desulphotomaculum)

Azospirillum-występowanie 90% gleb klimatu tropikalnego, 60% gleb klimatu umiarkowanego. Występowanie zależy od temperatury, wilgotności, odczynu (pH od 6-7), zawartości N, natlenienia, składu wydzielin korzeniowych.

A.lipoferum (1978)- wykazuje powinowactwo w stosunku do roślin o typie fotosyntezy C4, trawy, tropikalne, kukurydza, sorgo.

A.brasilense(1978)- w stosunku do roślin o typie fotosyntezy C3-pszenica, żyto, owies, jęczmień.

A.azomonas(1983)

A.halopraeferens(1987)

Kształty (przecinek, litera S, spirala)

-G-

-szerokość 1µm

-nie tworzą śluzu

-są urzęsione

-optymalna temp. 35°C

-optymalny odczyn obojętny

10kg N₂*ha^-1 w klimacie tropikalnym

1-4 kg N₂*ha^-1 w klimacie umiarkowanym

Azomonas

A.argilis-10-20mg N₂ na 1g glukozy

A.macrocytogenes 15-16mg N₂ dobrze rozwijają się w glebach o odczynie kwaśnym

Beijrinckia-żyją w glebach tropikalnych, rozwijają się w glebach kwaśnych (B.indica, B. mobili, B.derxi)

Clostridium-w warunkach beztlenowych najaktywniej wiąże azot, występuje powszechnie w naszych glebach, liczebność w 1g gleby, może wynosić 100 tyś komórek.

C.pasterianum 2-3mg N₂/1g glukozy

C.butyricum, C.acetobutyricum

Etapy efektywnej symbiozy

1.Przedinfekcyjny

-namnarzanie się bakterii na powierzchni korzenia

-przyłączenie bakterii do powierzchni korzenia

-rozgałęzienie się włośników korzeniowych

-skręcenie się włośników

2.Infekcja i tworzenie się brodawki

-powstawanie nici infekcyjnej

-rozwój poliploidalnej tkanki merystematycznej z jednoczesnym rozwojem i różnicowaniem się brodawki

-uwalnianie bakterii z nici infekcyjnej

-wewnątrzkomórkowe namnażanie się bakterii i powstawanie form bakteroidalnych

3.Funkcjonowanie brodawki

-redukcja N₂ do NH₃

-komplementarne funkcje biochemiczne i fizjologiczne

-utrwalanie się funkcjonowania brodawki(nitrogenaza)

N₂+8flavodoxin+8H⁺+16MgATP+18H₂O2NH₄+2OH+8flavodoxin+16MgADP+16H₂PO₄+H₂

PODZIAŁ BAKTERII SIARKOWYCH:

-bezbarwne nitkowate, -bezbarwne nienitkowate -barwne nienitkowate.

BEZBARWNE NITKOWATE (siarkowodorowe)

-występują w wodach i bagnach

-rodzaj Beggiatoa, Thiotrix

wśród rodzaju Beggiatoa wyróżnia się gat: Beggiatoa alba o gr nitek 2,5-5um, Beggiatoa arachnoidea - 5-15um, Beggiatoa gigantea - 25-55um, Beggiatoaminima - 1um

-rodz Beggiatoa tworzy dł wielokom nici wolnopływające w środowisku wodnym. Mogą one także przemieszczać się po stałych przedmiotach ruchem pełzającym.

-rodz Thiotrix prowadzi życie osiadłe

- bakterie te utleniają siarkowodór do siarki, którą odkładają w swoich kom w postaci półpłynnych kropli

-aby pobrać 1 drobinkę węgla z CO2 muszą utlenić 8-19 drobin siarki tak więc stosunek S:C wynosi 8-19:1

BEZBARWNE NIENITKOWATE i NITKOWATE (Bakt tlenowe)

-wyst w błotach i glebie

-pałeczki

-utleniają wolną siarkę, siarkowodór i tiosiarczany

-są to gat:

-Thiobacillus denieryficans (powoduje straty azotu do atmosfery)

-T. thiooxidans (optymalne pH 2-5, bezwzględnie tlenowy, ruchliwy)

-T. thioparus (rośnie najlepiej w temp 25-30C, opt pH 5-8

BARWNE

-ze wzgl na zaw w kom barwników, dzielimy je na:

-purpurowe (Chromatium okeni, Thiocapsa roseopersicina, Lampracystis roseporsicina

-zielona (Clathrochloris, Pelodictyon agregatum, Chlorobium limicola)

BAKTERIE REDUKUJĄCE MIN ZW SIARKI

-Pesulfovibrio desulfuricans

-redukcja siarczanów odbywa się w warunkach beztlenowych w glebach zalewowych

-pH powyżej 5,5

-źródłem węgla dla tej bakterii są różne węglowodany, alkohole i kw org

KRĄŻENIE ŻELAZA

Nitkowate

Leptotrix, Crenothrix(długie nitki otoczone pochewką śluzową)

Rozmnażanie:

-przez pływki

-kom. Przetrwalnikowe

Nienitkowate

Galionella - wydzielają dużo śluzu w postaci wstążek którymi przytwierdzają się do podłoża - sluz wysycony nadtlenkiem Fe

Bakterie redukujące Fe - organotrofy

-Escherichia

-Bacillus

Bakterie wiązące wolny azot - grzyby mikoryzowe

KRĄŻENIE POTASU

Na uruchomienie potasu rodzimego wpływają:

- Drobnoustroje produkujące: kw.węglowy i kw.org.

- Bakterie krzemionkowe: Bacillus silceus

-Bakterie siarkowe (kw.siarkowy rozpuszcza minerały):

- Aspergillus niger: wykorzystuje K z minerałów

Al₂O₃K₂O*6SiO₂+Ca(HCO₃)₂ =

Glinokrzemian potasowy

= 2KHCO₃ + Al₂O₃*CaO*6SiO₂

Glinokrzmian wapniowy

-Bakterie zawierają 2% K w s.m mogą konkurować z roślinami

-Grzyby zawierają 0,1% K w s.m

MIKORYZA- jest zjawiskiem symbiozy pomiędzy żywymi komórkami korzeni a niepatogenicznymi wysoko wyspecjalizowanymi grzybami zasiedlającymi glebę

Franciszek Kamieński- odkrył zjawisko mikoryzy

Występowanie mikoryz:

-Pierwsze rośliny lądowe (450-500mnl lat ) wywodzą się od produktów tworzących układy symbiotyczne VAM

-Ponad 80% roślin pozostaje w symbiozie z grzybami, wyjątkiem są rosliny krzyżowe

Mikoryzę tworzą :-drzewa-krzewy-kwiaty-zborza-ziemniaki

Mikoryzę możemy podzielić na dwie grupy:

- Endomikoryza (wewnętrzna)- Ektomikoryza (zewnętrzna)

MIKROFLORA KOMPOSTÓW

Kompost- nawóz o wartości nawozowej zbliżonej do obornika, szybko karmiący rośliny, organiczno- mineralny zawiera więcej niż obornik soli mineralnych.

Do kompostowania nadają się- wszelkiego rodzaju odpadki organiczne:

• Resztki owoców, warzyw, kwiatów

• Odpady kuchenne, resztki jedzenia, obierki z ziemniaków,

• Zużyte torebki herbat ekspresowych,

• Odpady z hodowli organicznej,

• Liście, trawy,

• Po rozdrobnieniu gałęzie drzew i krzewów,

• W ograniczonych ilościach odpady z owoców cytrusowych (mogą zakwaszać)

• Po rozdrobnieniu także papier,

Nie nadaje się do kompostowania-

• Wszystkie tworzywa sztuczne

• Opakowania foliowe, tkaniny syntetyczne

• Styropian, szkoło, guma,

• Granulat używany do wchłaniania odchodów kotów,

• Odchody zwierząt domowych,

Kompostowanie- jest sposobem aktywizacji i przyspieszania naturalnych procesów rozkładu materii organicznej w przyrodzie poprzez zapewnienie optymalnych warunków realizacji procesów na wydzielonej do tego niewielkiej powierzchni terenu.

Warunki procesu:

- wilgotność masy kompostowej od 40 do 70% (optimum 50 %)

- pH od 4,5 do 9,5

- odpowiedni stosunek C:N od 15 : 1 do 30 : 1

- napowietrzenie

Mikroflora obornika-obornik jest to mieszanina odchodów zwierząt i ściółki, która poddana jest procesowi dojrzewania pod wpływem działalności różnych grup drobnoustrojów

Źródła mikroflory obornika:

- zespoły mikroorganizmów pochodzenia jelitowego

- drobnoustroje bytujące w ściółce

Mikroflora obornika- w 1g treści pokarmowej jelit znajduje się do kilkudziesięciu mld. Kom. Dominują:

- Ruminococcus flarefaciens

- Ruminococcus albus

- Clostridium

- Bacillus

- Escherichia coli

- Bakterie fermentacji mlekowej

- Bakterie fermentacji masłowej

- Bakterie chorobotwórcze

Mikroflora gnojówki i gnojowicy:

- bakterie mocznikowe

- Pseudomonas fluorescens

- Proteus vulgaris

- E.coli

- Azotobacter

Osad czynny

-jest biocenozą heterotroficzną, w której procesy rozkładu materii dominują nad procesami syntezy

-ma strukturę luźną, gąbczastą, złożoną z drobnych kłaczkowatych utworów o różnym kształcie

-kłaczki pozostawiane w bezruchu łatwo sedymentują i umożliwiają w ten sposób oddzielenie biomasy osadu czynnego od ścieków

-oprócz bakterii w skład osadu czynnego wchodzą również grzyby wodne, glony niektóre pierwotniaki , czasami wrotki, nicienie i larwy owadów

Pierwsze prace nad osadem czynnym sięgają 1883r jednak dopiero w 1911 Clark i de Gage pierwsi uzyskali osad czynny, a w 1912r Flower ze swoimi współpracownikami opracowali sposób oczyszczania ścieków osadem czynnym.

Zastosowanie probiotyków i prebiotyków

Probiotyki- produkty lub preparaty żywnościowe zawierające pojedyncze lub mieszane kultury żywych mikroorganizmów, które podane człowiekowi lub zwierzęciu w odpowiednich ilościach wywierają korzystny wpływ na ich zdrowie.

Określenie prebiotyk jest zastrzeżone do produktów lub preparatów, które spełniają następujące kryteria:

- zawierające żywe kultury mikroorganizmów

- poprawiają stan zdrowia człowieka i zwierząt

-wywierają korzystny efekt w jamie ustnej bądź w przewodzie pokarmowym ( podawane jako dodatki do żywnośći lub preparaty farmaceutyczne) w górnych drogach oddechowych(stosowane w postaci aerozoli) lub w przewodzie moczowo płciowym.

Jako probiotyki są wykorzystywane najczęściej bakterie wyizolowane z przewodu pokarmowego człowieka należące do rodzaju lactococcus i bifidobacterium

Głównie wykorzystywane są szczepy:

- bifidobacterium bifidum

- bifidobacterium infantis

- lactobacillus acidophilus

- lactobacillus casei

Jest to naturalna mikroflora bytująca w przewodzie pokarmowym, gdzie osiąga liczebność 10¹⁴ w 1g.

---