Unterschied zwischen nitrifizierenden und denitrifizierenden Bakterien

2024 Autor: Alex Aldridge | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 13:35

Hauptunterschied – nitrifizierende vs. denitrifizierende Bakterien

Stickstoff ist ein essentieller Nährstoff für lebende Organismen, und es ist von großer Bedeutung, dass der verfügbare Stickstoff gut ausbalanciert und recycelt ist, damit er von lebenden Organismen verwendet werden kann. Stickstoff existiert in seiner natürlichen zweiatomigen Form (N_{2), die von Pflanzen für ihre biologischen Funktionen nicht aufgenommen werden kann. Der Prozess der Oxidation von festem zweiatomigem Stickstoff zu Nitraten und Nitriten wird Nitrifikation genannt; Dies geschieht am häufigsten durch Bakterienarten, die Stickstoff in seiner fixierten Form verwerten können. Um das Stickstoffgleichgewicht in der Atmosphäre aufrechtzuerh alten, sollte zweiatomiger Stickstoff durch einen Recyclingmechanismus hergestellt werden, bei dem die Nitrate und Nitrite durch Bakterienarten wieder zu zweiatomigem Stickstoff reduziert werden. Dieser Vorgang wird als Denitrifikation bezeichnet. Daher werden Bakterien, die an diesen beiden Prozessen beteiligt sind, als nitrifizierende Bakterien und denitrifizierende Bakterien bezeichnet. Der Hauptunterschied zwischen nitrifizierenden und denitrifizierenden Bakterien besteht darin, dass nitrifizierende Bakterien in der Lage sind, verfügbares Ammoniak zu Nitrat und Nitrit zu oxidieren, während denitrifizierende Bakterien in der Lage sind, Nitrate und Nitrite zu ihrer natürlich vorkommenden zweiatomigen Form Stickstoffgas zu reduzieren.}

Was sind nitrifizierende Bakterien?

Nitrifizierende Bakterien sind chemolithotrophe aerobe Bakterien, die in der Lage sind, NH₃ im Boden zu Nitrat oder Nitrit zu oxidieren. NH₃ existiert im Boden in seiner ionischen Form von NH₄⁺ Die vollständige Nitrifikation findet in zwei Prozessen statt, wobei NH₃ zuerst zu Nitrit (NO₂^–) oxidiert wird, gefolgt von Nitrat (NO ₃^{–), das von Pflanzen verwertet wird.}

1. NH₄⁺ + O₂ NO_{2 –} + H⁺ + H²O

2. NO₂^–+ O₂ NO₃ ^–

   

   Abbildung 01: Stickstoffkreislauf

Beispiele für nitrifizierende Bakterien, die die erste Nitrifikationsreaktion durchführen, sind Nitrosomonas und Nitrospira, die zur β-Unterklasse der Proteobakterien gehören. Zu den Bakterien, die in der Lage sind, die zweite Reaktion des Nitrifikationsprozesses durchzuführen und Nitrat zu produzieren, gehören Nitrobacter, die zur α-Unterklasse der Proteobakterien gehören.

Was sind denitrifizierende Bakterien?

Denitrifizierende Bakterien sind eine Art von chemolithotrophen anaeroben oder aeroben Bakterien, die in der Lage sind, Nitrate und Nitrite zu gasförmigen Stickstoffformen zu reduzieren. Die zwei Hauptformen sind zweiatomiger Stickstoff (N₂) und Lachgas (N_{2O). Durch diesen Prozess werden die atmosphärischen Stickstoffwerte auf die normale Konzentration regeneriert. Die Denitrifikationsreaktion ist unten dargestellt.}

NO₃^– → NO₂^{–→ NEIN + N}2_{O → N}2 (g)

Abbildung 02: Denitrifikation

Fakultative Anaerobier, die an der Denitrifikation beteiligt sind, sind Thiobacillus denitrificans und Micrococcus denitrificans. Pseudomonas denitificans ist ein aerobes denitrifizierendes Bakterium.

Was sind die Ähnlichkeiten zwischen nitrifizierenden und denitrifizierenden Bakterien?

• Nitrifizierende und denitrifizierende Bakterien sind chemolithoautotroph.
• Die meisten von ihnen sind bodenbürtige Bakterien.
• Beide Gruppen beteiligen sich an der Aufrechterh altung des Stickstoffgleichgewichts in der Biosphäre
• Sowohl nitrifizierende als auch denitrifizierende Bakterien enth alten Enzyme, die die Reaktionen der Nitrifikation und Denitrifikation katalysieren
• Sowohl nitrifizierende als auch denitrifizierende Bakterien werden in der Industrie verwendet.

Was ist der Unterschied zwischen nitrifizierenden und denitrifizierenden Bakterien?

Nitrifizierende vs. Denitrifizierende Bakterien
Nitrifizierende Bakterien sind Bakterienarten, die in der Lage sind, Ammonium im Boden zu Nitraten zu oxidieren, die von Pflanzen verwertet werden könnten.	Denitrifizierende Bakterien sind Bakterienarten, die Nitrate oder Nitrite in gasförmige Formen wie Lachgas oder zweiatomigen Stickstoff reduzieren können.
Reaktionsart
Die Nitrifikation ist eine Oxidationsreaktion.	Denitrifikation ist eine Reduktionsreaktion.
Gebildete Produkte
Nitrifizierende Bakterien produzieren Nitrat oder Nitrit.	Denitrifizierende Bakterien produzieren Lachgas oder zweiatomigen Stickstoff.
Vorstufen für die Reaktion
Nitrifizierende Bakterien verwenden Ammoniak oder Ammoniumionen.	Denitrifizierende Bakterien verwenden Nitrat oder Nitrit als Vorläufer.
Sauerstoffbedarf
Die meisten nitrifizierenden Bakterien sind aerob.	Denitrifizierende Bakterien können aerob oder fakultativ anaerob sein.
Industrielle Nutzung
Nitrifizierende Bakterien werden als Stickstoffdünger verwendet.	Denitrifizierende Bakterien werden in Abwasserbehandlungssystemen verwendet, um stickstoffh altige Abfälle abzubauen.

Zusammenfassung – Nitrifizierende vs. denitrifizierende Bakterien

Der Stickstoffkreislauf ist einer der wichtigsten biogeochemischen Kreisläufe in der Natur, in dem atmosphärischer Stickstoff in verschiedene chemische Formen umgewandelt wird, wodurch er für lebende Organismen nutzbar wird. Der Prozess der Nitrifikation ist ein oxidativer Prozess, bei dem Stickstoff, der als Ammonium im Boden vorhanden ist, in Nitrate und Nitrite umgewandelt wird, wodurch die Bioverfügbarkeit von Stickstoff für Organismen erhöht wird. Während der Denitrifikation werden Nitrite und Nitrate in gasförmige Formen (zweiatomiger Stickstoff und Lachgas) reduziert. Dies ist der Unterschied zwischen nitrifizierenden und denitrifizierenden Bakterien. Beide Prozesse werden durch die Beteiligung von Mikroben, insbesondere chemolithotrophen Bakterien, biologisch begünstigt. Diese Bakterien gelten derzeit als industriell bedeutsam in den Bereichen der Agrar- und Umweltbiotechnologie. Daher sind sie zu einem potenziellen Forschungsthema auf dem Gebiet der Biotechnologie geworden.

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