Участие на микроорганизмите в кръговрата на желязото в природата

  •  

    Реферат

    На

     

    Тема: Участие на микроорганизмите в кръговрата на желязото в природата

     

    Въведение

    В природата се извършва непрекъснат кръговрат  на вещества,благодарение на който става възможен животът на нашата планета. Между факторите, които обуславят този процес особена роля играе биологичният. Микроорганизмите като съставна част на този фактор вземат активно участие при превръщането на N,C,P,Fe, и други елементи. Химичният състав на земната повърхност се определя в значителна степен от активността на живите организми. До възникването на живота атмосферните газове са се намирали в силно редуцирано състояние : азотът под формата на амоняк, кислорода във вид на вода ,въглерода – на метан . Сега те съществуват в окислена форма: азотът и кислородът във вид на прости газове ,а въглерода като въглероден диоксид. Количеството на тези вещества над земната повърхност отразява равновесието между скоростите на тяхното образуване и използване в биологичните и геологичните процеси.

    Желязото е  от съществено значение за всички живи организми. В природата съществува в органични и неорганични съединения. Растенията могат да усвоят само неорганичните железни  съединения,които се намират в почвата в разтворим вид. Важна роля при превръщането на неразтворимите железни съединения в разтворими и обратно ,играят микроорганизмите (в този случай, желязо бактерии).Органичните железни съединения се минерализират от много хетеротрофни микроорганизми- бактерии,гъби и актиномицети .Желязото се освобождава и  при аеробни условия много често се утаява под формата на железен хидроксид. Освобождаването на желязото обаче нее резултат от пряко действие на микроорганизмите върху него,а от използването на останалата част от молекулата на органичните железни съединения.

    Окисляване на редуцираните и редуциране на окислените неорганични железни съединения от микроорганизмите. През 1888г. С. Н. Виноградски открива,че бактериите от род  Leptothtix  могат да окисляват редуцираните железни съединения ,като образувалият се железен хидроксид се натрупва около техните стени. Те могат да се развиват на минерални среди и чрез окисление на железните съединения си набавят необходимата енергия. Бактериите , които притежават тази способност се наричат железобактерии.

    Механизъм на окислително превръщане на железните съединения от железобактерии:

    4FeCO3 + 6 H2O + O2= 4 Fe(OH)3 + 4 CO2 +168J

    При окислението на железните съединения отначало в клетката се образува разтворима сол от железен оксид. Тази сол се отделя от клетката и се утаява във вид на железен хидроксид. Желязото преминава от втора в трета валенция. Железния хидроксид образува обикновено около клетките влагалища от ръждив цвят. Понякога той се отлага от едната страна на клетката и образува дълги спирални ленти,както е случая с Gallionella ferruginea. Повечето от железобактериите не са строги автотрофи. Установено е ,че те могат да се хранят и с органични съединения. Всички железобактерии са аеробни. При окисляване на желязото се отделя незначително количество енергия,поради това железобактериите са принудени да окисляват големи количества от редуцирани железни съединения,за да задоволят енергийните си  потребности. С това се обяснява защо в местата където се развиват железобактериите се получават обилни утайки от железен хидрокдид. Установено е, че  за образуването на 1  грам клетъчно вещество се трябва да се отделят 500 грама железен хидрокдид.

    Железобактерии:

     В момента, железобактерии, не се считат за отделни таксономични единици. Желязото във водни разтвори зависи най-вече от концентрацията на водородните йони и разтвореният кислород, което е описано от схеми на стабилност в областта на координатите на Red-Ox изграждане (наричан Ех) – рН. В зависимост от това железобактериите се разделят на 3 групи:

             . ацидофилни chemolithotrophs -   обичат вниско рН (напр. Thiobacillus );

             microaerophilic chemolithotrophs и organotrofy - умерени стойности на рН близко до неутралното (например,Gallionella, Leptothrix, Crenothrix );