नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया
नाइट्रिफ़ाइंग बैक्टीरिया केमोलिथोट्रॉफ़िक जीव हैं जिनमें नाइट्रोसोमोनास , नाइट्रोसोकोकस , नाइट्रोबैक्टर , नाइट्रोस्पिना , नाइट्रोस्पिरा और नाइट्रोकोकस जैसी जेनेरा की प्रजातियाँ सम्मिलित हैं। ये बैक्टीरिया अपनी ऊर्जा अकार्बनिक नाइट्रोजन यौगिक के रिडॉक्स से प्राप्त करते हैं।[1] प्रकारों में अमोनिया-ऑक्सीडाइजिंग बैक्टीरिया (एओबी) और नाइट्राट -ऑक्सीडाइजिंग बैक्टीरिया (एनओबी) सम्मिलित हैं। नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया की कई प्रजातियों में जटिल आंतरिक झिल्ली प्रणालियां होती हैं जो नाइट्रीकरण में प्रमुख एंजाइम के लिए स्थान हैं: अमोनिया मोनोऑक्सीजिनेज (जो अमोनिया को हाइड्रॉक्सिलामाइन में ऑक्सीकृत करता है), हाइड्रॉक्सिलामाइन ऑक्सीडोरडक्टेस (जो हाइड्रॉक्सिलऐमीन को नाइट्रिक ऑक्साइड में ऑक्सीकृत करता है - जो वर्तमान में अज्ञात द्वारा नाइट्राइट में ऑक्सीकृत होता है। एंजाइम), और नाइट्राइट ऑक्सीडोरडक्टेस (जो नाइट्राइट को नाइट्रेट में ऑक्सीकृत करता है)।[2]
पारिस्थितिकी
नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया अलग-अलग टैक्सोनॉमिकल समूहों में उपस्थित होते हैं और उच्चतम संख्या में पाए जाते हैं जहां काफी मात्रा में अमोनिया उपस्थित होता है (जैसे कि व्यापक प्रोटीन अपघटन वाले क्षेत्र और सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट)।[3] उच्च अमोनिया सामग्री के कारण सीवेज, अपशिष्ट जल और मीठे पानी के उच्च इनपुट और आउटपुट के साथ झीलों, नदियों और नदियों में नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया पनपते हैं।
अमोनिया का नाइट्रेट में ऑक्सीकरण
प्रकृति में नाइट्रिफिकेशन अमोनियम की दो-चरणीय ऑक्सीकरण प्रक्रिया है (NH+4) या अमोनिया (NH3) नाइट्राइट के लिए (NO−2) और फिर नाइट्रेट करने के लिए (NO−3) एक साथ बढ़ रहे दो सर्वव्यापी जीवाणु समूहों द्वारा उत्प्रेरित हैं। पहली प्रतिक्रिया अमोनिया ऑक्सीडाइजिंग बैक्टीरिया (एओबी) द्वारा नाइट्राइट में अमोनियम का ऑक्सीकरण है जो कि बेटाप्रोटोबैक्टीरिया और गैमप्रोटोबैक्टीरिया के सदस्यों द्वारा दर्शाया गया है। आगे अमोनिया को ऑक्सीकृत करने में सक्षम जीव आर्किया (एओए) हैं।[4]
दूसरी प्रतिक्रिया नाइट्राइट का ऑक्सीकरण है (NO−2) नाइट्राइट-ऑक्सीडाइजिंग बैक्टीरिया (एनओबी) द्वारा नाइट्रेट करने के लिए, नाइट्रोस्पिनोटा, नाइट्रोस्पिरोट, स्यूडोमोनडोटा और क्लोरोफ्लेक्सोटा के सदस्यों द्वारा प्रतिनिधित्व किया जाता है।[5][6]
इस दो-चरणीय प्रक्रिया का वर्णन पहले से ही 1890 में यूक्रेनी सूक्ष्म जीवविज्ञानी सर्गेई विनोग्रैडस्की द्वारा किया गया था।
अमोनिया को एक कॉमामॉक्स जीवाणु द्वारा नाइट्रेट में पूरी तरह से ऑक्सीकृत भी किया जा सकता है।
अमोनिया-टू-नाइट्राइट तंत्र
ऑटोट्रोफिक नाइट्रिफिकेशन में अमोनिया ऑक्सीकरण एक जटिल प्रक्रिया है जिसके लिए एक प्रतिक्रियाशील के रूप में जैविक प्रतिक्रियाओं में कई एंजाइमों के साथ-साथ डाइऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। अमोनिया के नाइट्राइट में ऑक्सीकरण के दौरान ऊर्जा जारी करने के लिए आवश्यक प्रमुख एंजाइम अमोनिया मोनोऑक्सीजिनेज (एएमओ) और हाइड्रॉक्सिलमाइन ऑक्सीडोरडक्टेस (एचएओ) हैं। पहला एक ट्रांसमेम्ब्रेन कॉपर प्रोटीन है जो अमोनिया के ऑक्सीकरण को हाइड्रॉक्सिलामाइन (1.1) में उत्प्रेरित करता है जो क्विनोन पूल से सीधे दो इलेक्ट्रॉन लेता है। इस प्रतिक्रिया के लिए O2 की आवश्यकता होती है.
इस प्रक्रिया का दूसरा चरण हाल ही में सवालों के घेरे में आ गया है।[7] पिछले कुछ दशकों से, सामान्य दृष्टिकोण यह था कि एक ट्रिमेरिक मल्टीहेम c-टाइप एचएओ चार इलेक्ट्रॉनों (1.2) के उत्पादन के साथ पेरिप्लाज्म में हाइड्रॉक्सिलमाइन को नाइट्राइट में परिवर्तित करता है। साइटोक्रोम c554 के माध्यम से चार इलेक्ट्रॉनों की धारा को प्रसारित किया जाता है एक झिल्ली-बद्ध साइटोक्रोम c552. दो इलेक्ट्रॉनों को वापस एएमओ में भेज दिया जाता है, जहां उनका उपयोग अमोनिया (क्विनोल पूल) के ऑक्सीकरण के लिए किया जाता है। शेष दो इलेक्ट्रॉनों का उपयोग प्रोटॉन प्रेरक बल उत्पन्न करने और रिवर्स इलेक्ट्रॉन परिवहन के माध्यम से एनएडी(पी)/ NAD(P) को कम करने के लिए किया जाता है।[8]
हाल के परिणाम, हालांकि, दिखाते हैं कि एचएओ कटैलिसीस के प्रत्यक्ष उत्पाद के रूप में नाइट्राइट का उत्पादन नहीं करता है। इसके बजाय यह एंजाइम नाइट्रिक ऑक्साइड और तीन इलेक्ट्रॉन पैदा करता है। नाइट्रिक ऑक्साइड को अन्य एंजाइमों (या ऑक्सीजन) द्वारा नाइट्राइट में ऑक्सीकृत किया जा सकता है। इस प्रतिमान में, समग्र चयापचय के लिए इलेक्ट्रॉन संतुलन पर पुनर्विचार करने की आवश्यकता है।[7]
- NH3 + O2 → NO−2 + 3H+ + 2e− (1)
- NH3 + O2 + 2H+ + 2e− → NH2OH + H2O (1.1)
- NH2OH + H2O → NO−2 + 5H+ + 4e− (1.2)
नाइट्राइट टू-नाइट्राइट - तंत्र
ऑटोट्रोफिक नाइट्रिफिकेशन के पहले चरण में उत्पादित नाइट्राइट को नाइट्राइट ऑक्सीडोरडक्टेस (एनएक्सआर) (2) द्वारा नाइट्रेट में ऑक्सीकृत किया जाता है। यह एक झिल्ली से जुड़ा लौह-सल्फर मोलिब्डो प्रोटीन है और एक इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण श्रृंखला का हिस्सा है जो इलेक्ट्रॉनों को नाइट्राइट से आणविक ऑक्सीजन तक पहुंचाता है। नाइट्राइट-ऑक्सीडाइजिंग बैक्टीरिया में सम्मिलित एंजाइमैटिक तंत्र अमोनियम ऑक्सीकरण की तुलना में कम वर्णित हैं। हालिया शोध (जैसे वोनिका ए। एट अल।, 2013)[9] एनओबी इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला और एनएक्सआर तंत्र का एक नया काल्पनिक मॉडल प्रस्तावित करता है। यहाँ, पहले के मॉडल के विपरीत,[10] एनएक्सआर प्लाज्मा झिल्ली के बाहर कार्य करेगा और स्पिक द्वारा पोस्ट किए गए प्रोटॉन ढाल पीढ़ी के तंत्र में सीधे योगदान देगा [11] और सहकर्मी। फिर भी, नाइट्राइट ऑक्सीकरण का आणविक तंत्र एक खुला प्रश्न है।
कॉमामॉक्स बैक्टीरिया
नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया के विशेषताएँ
अमोनिया को ऑक्सीकृत करने वाले नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया [5][12]
| जाति | फ़ाइलोजेनेटिक समूह | डीएनए (mol% GC) | निवास | विशेषताएँ |
|---|---|---|---|---|
| ==== नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया जो अमोनिया का ऑक्सीकरण करते हैं संपादन करना ==== | ||||
| नाइट्रोसोमोनास | बीटा | 45-53 | मिट्टी, मल, मीठा पानी, समुद्री | ग्राम-नकारात्मक छोटी से लंबी छड़ें, गतिशील (ध्रुवीय कशाभिका) या गैर-गतिशील; परिधीय झिल्ली प्रणाली |
| नाइट्रोसोकोकस | गामा | 49-50 | मीठे पानी, समुद्री | बड़ी कोक्सी, गतिशील, वेसिकुलर या परिधीय झिल्ली |
| नाइट्रोसोस्पिरा | बीटा | 54 | मिट्टी | सर्पिल, गतिशील (पेरीट्रिचस फ्लैगेल्ला); कोई स्पष्ट झिल्ली प्रणाली नहीं |
नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया जो नाइट्राइट का ऑक्सीकरण करते हैं संपादन करना | ||||
|---|---|---|---|---|
| नाइट्रोबैक्टर | अल्फा | 59-62 | मिट्टी, मीठे पानी, समुद्री | छोटी छड़ें, नवोदित द्वारा प्रजनन करती हैं, कभी-कभी गतिशील (एकल उपटर्मिनल कशाभिका) या गैर-गतिशील; झिल्ली प्रणाली ध्रुवीय टोपी के रूप में व्यवस्थित होती है |
| नाइट्रोस्पिना | डेल्टा | 58 | समुद्री | लंबी, पतली छड़ें, गतिहीन, कोई स्पष्ट झिल्ली प्रणाली नहीं |
| नाइट्रोकोकस | गामा | 61 | समुद्री | बड़ी कोक्सी, गतिशील (एक या दो सबटर्मिनल फ्लैगेलम) झिल्ली प्रणाली ट्यूबों में बेतरतीब ढंग से व्यवस्थित होती है |
| नाइट्रोस्पिरा | नाइट्रोस्पिरोटा | 50 | समुद्री, मिट्टी | पेचदार से कंपन-आकार की कोशिकाएं; अचल; कोई आंतरिक झिल्ली नहीं |
कॉमामॉक्स बैक्टीरिया[13][14][15]
कोमामॉक्स बैक्टीरिया संपादन करना | ||||
|---|---|---|---|---|
| नाइट्रोस्पिरा इनोपिनाटा | नाइट्रोस्पिरोटा | 59.23 | गर्म पानी के पाइप में माइक्रोबियल मैट (56 डिग्री सेल्सियस, पीएच 7.5) | छड़ |
यह भी देखें
- जड़ ग्रंथि
- डेनिट्रीफिकेशन
- अनाइट्रीकरण करने वाले जीवाणु
- एफ-अनुपात (समुद्र विज्ञान)|एफ-अनुपात
- नाइट्रिफिकेशन
- नाइट्रोजन चक्र
- नाइट्रोजन की कमी
- नाइट्रोजन नियतन
- इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला
- कॉमामॉक्स
संदर्भ
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