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关于硝化细菌的问题探析(核心内容)  

2017-11-14 10:19:40|  分类: 小试牛刀 |  标签: |举报 |字号 订阅

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生物学教学2017.10

关于硝化细菌的问题探析

蒋世禄(安徽省临泉第二中学236400)陆 鹏* (安徽师范大学生命科学学院241000)周  伟(湖南省耒阳市第一中学421801) 


 本文介绍了硝化细菌的概念和类群,对这类可利用无机物氧化释放的能量来合成自身细胞物质的细菌进行综述,同时对原核细胞进行有氧呼吸的场所,反硝化细菌和反硝化作用进行初步探讨。

关键词 硝化细菌 化能合成作用 有氧呼吸 反硝化作用


1 什么是硝化细菌

将氨氧化为亚硝酸的细菌称为亚硝化细菌;能将亚硝酸氧化为硝酸的细菌称为。所以,硝化细菌是一个统称,包含两个亚群:亚硝化细菌和硝酸化细菌。

那么,糖类合成是在哪种细菌里进行的呢?事实上两类细菌都能利用释放的能量合成有机物。亚硝细菌利用氨氧化成亚硝酸的过程中放出的能量使CO2还原成有机物。硝细菌利用亚硝酸氧化成硝酸过程中释放的能量来同化CO2 。因此两种细菌都可以进行化能合成作用将二氧化碳和水合成糖类

一个世纪以来我们把这个分步硝化过程当成唯一的硝化途径来学习和研究。直到2015年底3个科研团队分别在不同环境中发现了3种不同的经过纯培养的细菌(Candidatus Nitrospira nitrosaCandidatus Nitrospira nitrificansCandidatus Nitrospira inopinata)和一种未经过纯培养的细菌(Nitrospira)它们都具备单独将氨氧化为硝酸盐的能力这些微生物被定义为全程氨氧化微生物(Comammox)。单步硝化作用和全程氨氧化微生物的发现终结了传承百年的理论,并引发了众多关于全球氮素循环的重要科学问题如这些微生物在环境中的生态位点及其在硝化作用中的相对贡献等[2]

2 亚硝酸氧化量能直接用于合成糖类吗?

亚硝酸氧化释放的能量是直接用于将二氧化碳和水合成糖类,还是先合成ATP,然后再由ATP水解释放能量用于合成糖类反应中的化学能不能被生物直接利用而均需储存于ATP中,再进一步释放。

4 什么是反硝化作用

硝化细菌能将土壤中的氨(NH3)氧化为亚硝酸(HNO2),进而将亚硝酸氧化为硝酸(HNO3。相反,硝酸盐也可以被还原。硝酸盐还原包括异化硝酸盐还原和同化硝酸盐还原。其中异化硝酸盐还原中的呼吸性硝酸盐还原的产物是气态的N2ON2,这个过程称为反硝化作用。

能引起反硝化作用的细菌称为反硝化细菌。种类很多,大约有 50 多个属,130多个种[6]。多为异养、兼性厌氧细菌,如反硝化杆菌、斯氏杆菌、萤气极毛杆菌等。反硝化细菌广泛分布于土壤、厩肥和污水中。可以将硝态氮转化为氮气而不是铵态氮,与硝化细菌作用不完全相反。反硝化可造成土壤中硝态氮的损失从而降低氮肥利用效率,N2O的释放可破坏臭氧层,对环境有一定的负面影响。然在地球的氮素循环中是不可缺少的环节,与硝化细菌一起维持地球氮元素的循环稳定。*通讯作者)

参考文献

[1]沈萍2004微生物学北京高等教育出版社,291354

[2]董兴水王智慧黄学茹蒋先军硝化作用研究的新发现单步硝化作用与全程氨氧化微生物[J/OL]应用生态学报201728 1345~352

[6]方晶晶,马传明,刘存富2010反硝化细菌研究进展环境科学与技术336E):207~264

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