Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

БИОЛОГИЯ ПОЧВ

Водородные бактерии

 

биология почвы

 

Смотрите также:

 

Почва и почвообразование

 

Почвоведение. Типы почв

почвы

 

Химия почвы

 

Круговорот атомов в природе

 

Книги Докучаева

докучаев

 

Происхождение жизни

 

Геология

геология

Основы геологии

 

Геолог Ферсман

 

Черви и почвообразование

дождевые черви

 

Дождевые черви

 

Вернадский. Биосфера

биосфера

 

Геохимия - химия земли

 

Гидрогеохимия. Химия воды

 

Минералогия

минералы

 

Земледелие. Агрохимия почвы

 

Справочник агронома

 

Удобрения

 

Происхождение растений

растения

 

Ботаника

 

Биология

биология

 

Эволюция биосферы

 

Земледелие

 

растения

 

Тимирязев – Жизнь растения

 

Жизнь зелёного растения

зелёные растения

 

Геоботаника

 

Мхи

 

Водные растения

 

Общая биология

общая биология

 

Лишайники

 

Мейен - Из истории растительных династий

Мейен из истории растительных династий

 

Удобрения для растений

 

Биографии биологов, почвоведов

Биографии почвоведов

 

Эволюция

 

Микробиология

микробиология

 

Пособие по биологии

 

Микробиологические процессы образования водорода

 

Один из первых описанных природных процессов микробного образования водорода — сбраживание целлюлозы в анаэробных условиях смешанными культурами бактерий. Первичные анаэробы, осуществляющие брожение, выступают в роли главных генераторов водорода в анаэробной зоне. К облигатным вторичным анаэробам, образующим водород, относятся сульфатредуцирующие бактерии, к факультативным — энтеробактерии. В анаэробных условиях водород образуют некоторые простейшие — симбионты животных, обитающие в их кишечном тракте. В аэробной зоне водород продуцируют азотфиксаторы, метанотрофы и фототроф- ные организмы — водоросли, цианобактерии, фотосинтезирующие пурпурные и зеленые бактерии.

 

Механизмы образования водорода у многочисленных групп микроорганизмов, участвующих в этом процессе, различны. У большинства хемотрофных бактерий образование водорода сопряжено с процессами получения энергии. Конечным акцептором электронов выступают протоны Н\ что определяется наличием специфического фермента — гидрогеназы, катализирующего реакцию 2Н+ + 2е Н2; переносчик электронов, с которым взаимодействует гидрогеназа — железосодержащий фермент ферре- доксин. У азотфиксаторов в образовании водорода принимает участие Fe-Мо-содержащий фермент нитрогеназа, который катализирует восстановление не только азота, но и протонов ЬГ. Этот процесс идет с затратой АТФ. Нитрогеназа катализирует образование водорода и у фототрофных азотфиксаторов. У водорослей и цианобактерий выделение водорода связано с фотолизом воды.

 

Таким образом, условия, способствующие активному образованию водорода в почве, сводятся к наличию в анаэробной зоне сбраживаемых органических субстратов, а в аэробной зоне — к активации фотосинтеза.

 

Потребление водорода

 

Считают, что потребление молекулярного водорода в почвах на Земле составляет 108т в год. Образующийся в почве водород активно поглощается «бактериальным фильтром», поэтому в природной обстановке его трудно обнаружить, хотя в чистых культурах выделение водорода легко регистрируется. Потребление водорода микроорганизмами происходит наиболее активно в аэробной зоне, хотя частично он потребляется и вторичными анаэробами. Водород используют разными путями и с участием разных акцепторов электрона микроорганизмы многих таксономических, трофических и физиологических групп.

 

Водородными называют большую и разнородную в таксономическом отношении группу бактерий, которые в аэробных условиях окисляют водород и способны к автотрофному росту. Почти все они факультативные автотрофы. Многие ассимилируют N3, а в анаэробных условиях способны к окислению водорода кислородом нитратов или нитритов, восстанавливая их до N2.

 

К водородным бактериям, которые могут использовать водород и строить свое тело из С02, относят десятки обычных родов бактерий, которые могут развиваться и за счет органических веществ. Это грамотрицательные Hydrogenobacter, Hydrogenophaga, Azospirillum, Alcaligenes, Aquaspirillum, Rhizobium, почкующиеся Blastobacter, Hyphomicrobium, а также грамположительные кори- неподобные бактерии родов Arthrobacter, Nocardia, Mycobacterium, Streptomyces и некоторые виды споровых рода Bacillus. Таким образом, хемолитоавтотрофия на основе окисления водорода — более распространенное среди бактерий явление, чем при окислении других неорганических субстратов. Они осуществляют реакцию Н2 + 0,5 02 = Н20. У них имеется цикл Кальвина или они ведут превращения как метаногены.

 

В клубеньках бобовых растений при активности бактероидов наблюдается процесс рециклизации водорода. Образуемый нит- рогеназой Н2 частично окисляется кислородом и синтезирует АТФ. В то же время водород выступает как донор электронов для нит- рогеназы и обеспечивает ассимиляцию С02 (77). При этом потери водорода составляют всего 4 вместо 25% по расчету. Это способствует высокой эффективности использования клубеньковыми бактериями продуктов фотосинтеза растений (использования энергии).

 

Водородные бактерии перспективны как продуценты белка. Их используют также для биорегенерации воздуха (удаления избытка С02) в замкнутых системах, где водород можно получать электролизом воды. Водородные бактерии служат источником для получения ферментов, особенно гидрогеназ. Гидрогеназы ведут процесс в двух направлениях: Н2 2Н+ + 2е (фермент содержит никель).

 

В почве водородные бактерии, по-видимому, создают микро- консорции, в которых они выступают автотрофным центром. Их спутниками-консументами могут быть простейшие, паразитические бактерии-бделловибрионы, микоплазмы, миксобактерии со способностью лизировать клетки других бактерий.

 

На основе межвидового переноса водорода за счет его образования и потребления в природных экосистемах создаются прочные микробные ассоциации, члены которых иногда трудно получить в виде чистых культур. Таковы многие ассоциации с участием метаногенных бактерий, целлюлозосбраживаюших анаэробов, азотфиксаторов. Деятельность такого рода ассоциаций обеспечивает активное протекание сложных многоступенчатых процессов превращения полимерных субстратов в почве, таких как разложение целлюлозы, пектина, ароматических соединений. Водород в этих процессах выступает как ключевой метаболит, связывающий в одну систему работу многих микроорганизмов аэробной и анаэробной зон.

 

 

 

К содержанию книги: Почвоведение - биология почвы

 

 

Последние добавления:

 

Происхождение и эволюция растений 

 

Биографии ботаников, биологов, медиков   

 

Книги по русской истории   Император Пётр Первый