Procese Microbiologice

Rolul biologic al N este esenţial, deoarece intră în structura aminoacizilor, proteinelor şi acizilor nucleici. Azotul reprezintă unul din principalele elemente biogene de care depinde întreaga productivitate a ecosistemelor.

Circuitul N în natură este un proces lent şi continuu, alcătuit din 4 etape esenţiale:

1) fixarea biologica a N2,

2) amonificarea,

3) nitrificarea (nitritarea si nitratarea),

4) denitrificarea.

In cadrul ciclul N in natură, N mineral (NH4; NH32-) este utilizat de plante şi înglobat sub formă de constituienţi celulari. Animale sunt dependente de plante ca sursă majoră de N.

Materia organică vegetală şi animală moartă este mineralizată prin procesul de

proteoliză şi amonificarc şi convertită la forme din nou accesibile plantelor prin procesul de nitrificare.

Celor 4 etape ale circuituluiN le corespund la grupe fiziologie de microorganisme a căror evidenţiere şi determinare cantitativă este semnificativă pentru caracterizarea unui ecosistem.

1. FIXAREA BIOLOGICĂ A AZOTULUI MOLECULAR

Un proces cu totul particular este reprezentat de asimilarea azotului molecular din

atmosferă, proces denumit "fixarea biologică a azotului molecular". Acest proces constă în transformarea N2 atmosferic in NH4 organic, respectrv în aminoacizi şi apoi în proteine proprii celulei bactecteriene. Prima etapă a acestui proces constă în reducerea enzimatică a N2 la NH4.

Procesul de fixare biologica a N2 atmosferic are o importanţă capitală atât pentru fertilitatea solului, cât şi pentru, menţinerea vieţii pe pământ, deoarece formele de azot asimilabile din sol sunt limitate.

Procesul de fixare biologică a N2 atmosferic reprezintă prima etapă şi cea mai importanta etapa realizata exclusiv de grupul restrâns al bacteriilor fixatoare de azot (Azotobacteriaceae).

2. AMONIFICAREA

Ca o componentă activa şi constantă a sistemelor acvatice şi terestre, microorganismele joacă un rol deosebit de important în desfăşurarea circuhelor elementelor biogene. Cea mai importantă funcţie a microorganismelor este cea de descompunatori. Materia organică moartă din sol şi bazinele acvatice este supusa proceselor de descompunere si mineralizare. La aceasta se adauga si materia organica din apele industrial-menajere si poluantii oraganici deversaţi în ape, unde produc fenomenul de eutrofizare a apelor. Mineralizarea N organic asigura conversia la forme anorganice, utilizabile de plante si microorganisme.

In sens larg, procesul de amonificare are loc în 2 etape distincte: proteoliza şi amonificarea propriu-zisă.

a) Proteoliza (etapa nespecifica).

Compuşii organici cu structură complexă sunt hidrolizaţi la molecule ce pot pătrunde în celulele microorganismelor proteolitice.

Enizimele implicate in acest proces aparţin la doua grupe majore: proteinaze (endopeptidaze ce clivează lanţul polipetidic la oligopeptide de diferite dimensiuni si peptidaze (exopeptidaze ce acţionează la capătul NH4-terminal).

Prima etapă în degradarea proteinelor complexe este proteoliza, ce consta in scindarea

macromoleculelor proteice în compuşi mai simpli (peptonă; peptide, aminoacizi, uree, NH3)

Procesul de proteoliză este realizat de grupul fiziologic al microorganismelor proteolitice, cu o largă răspândire în natură, având nutriţie heterotrofă, fără o specializare înaltă pentru un substrat şi care sunt capabile să sintetizeze şi să secrete enzime proteolitice (Pseudomonas).

b) Amonificarea propiu-zisă (etapa specifică)

Asigură degradarea în continuare şi conversia la NH3 a compuşilor rezultaţi din etapa anterioră. De asemenea, prin amonificare sunt degradaţi compuşi precum acizi nucleici, uree, acid uric. NH3 format este parţial eliberat în atmosferă. O altă parte din NH3 format este adsorbită temporar pe complexele argilo-humice din sol (imobilizarea amoniului in sol) si convertită în condiţii de aerobioză la NH4 oxidat la nitriti si nitrati, forma cea mai accesibila plantelor si majoritati imicrobrganismelor. Această etapă este realizată de grupul fiziologic al microorganismelor amonificatoare, ce preiau compuşii intermediari rezultaţi din activitatea metabolică a microorganismelor proteolitice, pe care îi prelucrează la aminoacizi, uree, glucide aminate, cu formare de NH3.