Denitrifikacija

Из Википедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацију Иди на претрагу
Azotni ciklus.

Denitrifikacija je mikrobno posredovani proces u kome nitrat biva redukovan, i ultimatno se formira molekularni azot () putem serije intermedijernih gasovitih azotno oksidnih produkata. Fakultativno anaerobne bakterije izvode denitrifikaciju kao vid respiracije kojom se redukuju oksidovane forme azota u responsu na oksidaciju elektronskih donora kao što je organska materija. Preferentni azotni akceptori elektrona u redosledu od najviše do najmanje termodinamički povoljnog su nitrat (), nitrit (-), azot-monoksid (), azotsuboksid (), što konačno rezultira u produkciji diazota () čime se kompletira azotni ciklus. Denitrifikujućim mikrobima pogoduju veoma niske koncentracije kiseonika, od manje od 10%, kao i organski C za energiju. Pošto denitrifikacija može da ukloni -, njegovim odlaganjem u podzemne vode, to se može strateški koristiti za tretman kanalizacije ili životinjskih ostataka sa visokim azotnim sadržajem. Denitrifikacija može da proizvodi , koji je jedna od supstanci koje uzrokuju oštećenja ozonskog omotača, i predstavlja gas staklene bašte koji može da ima znatan uticaj na globalno zagrevanje.

Proces se odvija prvesntveno posredstvom heterotrofnih bakterija (kao što su Paracoccus denitrificans i razni pseudomonadi),[1] mada su i autotrofni denitrifikatori isto tako bili identifikovani (e.g., Thiobacillus denitrificans).[2] Denitrifikatori su prisutni u svim glavnim filogenetičkim grupama.[3] Generalno nekoliko vrsta bakterija učestvuje u kompletnoj redukciji nitrata do , i više redukcionih puteva je poznato.[4]

Direktna redukcija od nitrata do amonijaka, proces poznat kao 'disimilatorna nitratna redukcija do amonijaka ili DNRA,[5] je isto tako moguća u organizmima koji imaju nrf-gen.[6][7] Ovo je manje zastupljeno od denitrifikacije u većini ekosistema kao način redukcije azota. Poznati su drugi mikrobni geni koji vrše denitrifikaciju uključujući nir (nitritnu reduktazu) i nos (nitro oksidnu reduktazu), između ostalih.[3] Organizmi koji sadrže te gene su Alcaligenes faecalis, Alcaligenes xylosoxidans, mnogi u Pseudomonas rodovima, Bradyrhizobium japonicum, i Blastobacter denitrificans.[8]

Pregled[уреди]

Polureakcije[уреди]

Denitrifikacija se generalno odvija putem neke kombinacije sledećih polureakcija, posredstvom enzima navedenih u zagradama:

Kompletan proces se može izraziti kao neto balancirana redox reakcija, gde nitrat (NO3) postaje potpuno redukovan do diazota (N2):

  • 2 NO3 + 10 e + 12 H+ → N2 + 6 H2O

Reference[уреди]

  1. ^ Carlson, C. A.; Ingraham, J. L. (1983). „Comparison of denitrification by Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas aeruginosa, and Paracoccus denitrificans”. Appl. Environ. Microbiol. 45: 1247—1253. 
  2. ^ Baalsrud, K., and K. S. Baalsrud. 1954. Studies on Thiobacillus denitrificans. Archives of Microbiology 20:34-62.
  3. 3,0 3,1 Zumft, W G. (1997). „Cell biology and molecular basis of denitrification”. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 61 (4): 533—616. PMC 232623Слободан приступ. PMID 9409151. 
  4. ^ Atlas, R.M., Barthas, R. Microbial Ecology: Fundamentals and Applications. 3rd Ed. Benjamin-Cummings Publishing. ISBN 978-0-8053-0653-8.
  5. ^ An, S., and W. S. Gardner. 2002. Dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA) as a nitrogen link, versus denitrification as a sink in a shallow estuary (Laguna Madre/Baffin Bay, Texas). Marine Ecology Progress Series 237:41-50.
  6. ^ Kuypers, MMM; Marchant, HK; Kartal, B (2011). „The Microbial Nitrogen-Cycling Network”. Nature Reviews Microbiology. 1 (1): 1—14. PMID 29398704. doi:10.1038/nrmicro.2018.9. 
  7. ^ Spanning, R., M. Delgado, and D. Richardson. 2005. "It is possible to encounter DNRA when your source of carbon is a fermentable substrate, as glucose, so if you wanna avoid DNRA use a non fermentable substrate. The Nitrogen Cycle: Denitrification and its Relationship to N2 Fixation. стр. 277-342."
  8. ^ Liu, X.; Tiquia, S. M.; Holguin, G.; Wu, L.; Nold, S. C.; Devol, A. H.; Luo, K.; Palumbo, A. V.; Tiedje, J. M.; Zhou, J. (2003). „Molecular Diversity of Denitrifying Genes in Continental Margin Sediments within the Oxygen-Deficient Zone off the Pacific Coast of Mexico”. Appl. Environ. Microbiol. 69 (6): 3549—3560. doi:10.1128/aem.69.6.3549-3560.2003.