Нітрифікуючі бактерії окисляють у дві стадії аміак до азотної кислоти. Першу стадію здійснюють бактерії роду нітрозомонас (Nіtrozomonas):

2NH3 + 3O2 = 2HNO3 + 2H2O + 660кДж

Азотисту кислоту окисляє до азотної кислоти нітробактер (Nіtrobacter)

2HNO3 + O2 = 2HNO3 + 158 кДж

Процеси нітрифікації займають центральне місце в круговороті азоту в біосфері. Їхня інтенсивність свідчить про ступінь завершеності процесів мінералізації в екосистемах.

Всі перераховані вище групи хемолітотрофів як кінцевий акцептор електронів (і водню) використають молекулярний кисень. Це так називані аероби.

Існують хемолітотрофи, які як окислювачі можуть використати не тільки кисень, але й деякі неорганічні з'єднання, наприклад нітрати або сульфати. Це - анаероби.

Розглянемо кілька прикладів окислювально-відновних процесів, здійснюваних анаеробами.

Нітрати як окислювач використає, наприклад, кишкова паличка (Echerіchіa colі), внаслідок чого вона може існувати в анаеробних умовах:

HNO3 + H2 = HNO2 + H2O

Сіркобактерії в анаеробних умовах використають як окислювач сірки нітрат-іон:

5S + 6HNO3 + 2H2O = 5H2SO4 + 3N2 + 109,2 кДж

Бактерії Mіcrococcus denіtrіfіcans для відновлення нітратів використовують молекулярний водень:

2HNO3 + 5H2 = N2 + 6H2O + 1120 кДж

Реакції денітрифікації, що замикають цикл азоту в біосфері, показують, як молекулярний азот повертається в атмосферу. Бактерії роду десульфовібріо (Desulfovіbrіo) одержують енергію, використовуючи як окислювач сульфат-іони:

H2SO4 + 4H2 = H2S + 4H2O + 154 кДж

Цей процес у природі має немаловажне значення. Завдяки йому в товщах морів й океанів формуються шари, що містять у більших кількостях сірководень (наприклад у Чорному морі). Метанутворюючі бактерії здатні перетворювати вуглекислий газ у метан.

CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O + 131 кДж

Щорічно близько 8 млрд. тонн метану утвориться саме цим шляхом. Ці бактерії використають для одержання біогаза з різних органічних відходів, а також в очисних спорудженнях.

Цікаво відзначити, що одним з головних джерел біогенного метану вважається розведення великої рогатої худоби, у шлунку якого (рубці) живуть метанутворюючі бактерії.

Життєдіяльність деяких хемотрофів може створювати й серйозні екологічні проблеми. Так у результаті діяльності Thіobacіllus ferrooxіdans, що окисляють ферросульфід (мінерал пірит), у значних кількостях утвориться сірчана кислота.

Вода, що випливає із занедбаних залізорудних шахт, може мати рн<2 і тим самим створювати погрозу кислотного забруднення прилеглих водойм.

Потрібно підкреслити, що головна роль хемотрофів полягає в тім, що вони являють собою найважливішу сполучну ланку в загальній системі функціонування біосфери.

Родючість ґрунту - це результат життєдіяльності бактерій. Вони руйнують трупи тварин, залишки корінь, стебел і листів рослин і перетворюють ця органічна речовина в родючий ґрунтовий гумус, або перегній.

Бактерії беруть активну участь у процесах формування земної кори, в утворенні осадових гірських порід, покладів нафти, вугілля, металів й інших корисних копалин.

літотроф мікроорганізм метаболізм біосинтез

Вони досить швидко пристосовуються до несприятливих умов існування. Так психрофіли здатні розмножуватися навіть у льодах Антарктиди. Термофіли можуть розвиватися при температурі 80-100 градусів.

У цілому прокаріоти живуть практично скрізь: у воді, ґрунті, повітрі, у травних трактах тварин й ін. багатовікові льодовики Антарктиди, вічна мерзлота Чукотки, що киплять гідротермальні джерела, найглибші западини Світового океану й навіть води охолодних контурів ядерних ректорів заселені цими організмами.

Висновок

Різноманіття особливостей будови й життєдіяльності бактерій, у першу чергу такі їхні унікальні властивості, як швидкість розмноження, утворення колоній генетично однорідних кліток, наявність однониткової хромосоми, здатність виділяти в навколишнє середовище продукти метаболізму (органічні кислоти, вітаміни, антибіотики й ін.), мають величезне значення для наукових досліджень і практичної діяльності людини, зокрема в області генетичної інженерії й біотехнології. У цих крихітних істот велике майбутнє в науці.

Література