Нитрат как акцептор электрона

Принципиальное отличие от аэробного процесса заключается в том, что при денитрификации обычно контролируется содержание нитрата (акцептора электронов), а в гетеротрофном аэробном процессе — содержание органического вещества (донора электронов). [c.131]

При аэробном или анаэробном метаболизме организмы получают энергию в процессе окисления подложки — сахара (глюкозы) или какого-либо другого материала (битума). Это окисление с выделением энергии происходит путем перехода протонов или электронов через ряд стадий, регулируемых ферментами, до появления конечного акцептора электронов. В аэробных процессах конечным акцептором электрона или иона водорода является кислород. В анаэробных процессах таким акцептором является окисленный материал типа нитрата или сульфата. Опыт показал, что аэробный метаболизм эффективнее анаэробного, так как для роста в аэробных процессах требуется меньше материала подложки, чем в анаэробных при одинаковом количественном росте бактерий. Причиной такого явления, известного как эффект Пастера, является большее выделение энергии в процессе аэробного метаболизма. [c.186]

ДЫХАНИЕ, совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм атмосферного или растворенного в воде О2, использование его в окислит.-восстановит. р-циях, а также удаление из организма СО и нек-рых др. соед.-конечных продуктов обмена в-в. Играет фундам. роль в энергообеспечении и метаболизме у большинства организмов. При Д. кислород участвует гл. обр. в окислении орг. соед. с. образованием Н О или HjO (в нек-рых случаях-О ) или включается в молекулу окисляемого в-ва. Нек-рые организмы (гл. обр. мн. бактерии) могут использовать в качестве акцептора электронов не только О , но и др. соед. с высоким сродством к электрону, напр, нитраты и сульфаты. В этих случаях иногда говорят о нитратном и сульфатном Д. в отличие от аэробного (кислородного) Д. [c.124]

Железо и марганец (Мп), оба потенциальные акцепторы электрона, распространены в виде нерастворимых оксидов Ре(111) и Мп(ГУ). В восстановительной обстановке (при примерно тех же окислительно-восстановительных потенциалах, что и восстановление нитратов) эти оксиды могут быть восстановлены до растворимых Ре(П) и Мп(П). Действительно, железо растворимо только при низких окислительно-восстановительных условиях и в кислой среде (вставка 3.15). [c.138]

Концентрацию бактерий Хв можно установить по результатам дыхательного теста [16], где дыхание при 20 °С на 1 кг бактерий Б сточной воде может, например, составлять 200 г О2/ч. Фракцию денитрифицирующих бактерий можно определить параллельно в дыхательном тесте с нитратом в качестве акцептора электронов (около 70 г N0 —N/(кг бактерий ч). [c.74]

В реакторах денитрификации в определенные периоды акцептором электронов может служить нитрат. В такой ситуации преимущество получают те бактерии, которые способны использовать в качестве акцепторов электронов как кислород, так и нитрат. [c.91]

Многие из обычных бактерий способны переключаться от использования кислорода как конечного акцептора электронов к нитрату. Система транспорта электронов у денитрифицирующих бактерий такая же, как у аэробных микроорганизмов. Исключение составляет лишь последняя стадия, в которой принимает участие нитрат(или нитрит)редуктаза. Выбор бактерией конечного акцептора электронов зависит от величины окислительновосстановительного потенциала между последним цитохромом в цепи переноса и кислородом (или нитратом). Выбор этот всегда решается в пользу кислорода, поэтому при совместном присутствии кислорода и азота в системе бактерия дышит кислородом, а не осуществляет денитрификацию. [c.123]

Ацильные группы оказывают на связанное с ними бензольное ядро значительно меньшее влияние, чем нитро- и карбоксильная группы В связи с этим нитрование альдегидов и кетонов проводят в более мягких условиях, чем нитробензола и бензойной кислоты Тем не менее, являясь акцепторами электронов, ацильные группы ориентируют вступающую нитрогруппу в основном в ти-положение Региоселективность реакции выражена в этом случае еще менее ярко Это видно на примере нитрования бензальдегида, которое осуществляют действием на него смеси безводного нитрата калия и концентрированной серной кислоты при 0°С [c.136]

Основная проблема всех процессов брожения — проблема акцептора электронов. В конечном итоге степень окисления и сопряженное с этим количество выделяемой свободной энергии, а также характер образующихся продуктов определяются природой конечных акцепторов электронов. При брожениях конечными акцепторами электронов служат в основном органические соединения метаболиты, образующиеся из исходных субстратов (пировиноградная кислота, ацетальдегид), или вещества, имеющиеся в среде культивирования (некоторые аминокислоты и другие органические соединения, способные восстанавливаться). В ряде брожений акцепторами электронов служат молекулы СО2, а также ионы водорода (Н ). Кроме того, в отдельных случаях дополнительными акцепторами электронов могут быть некоторые достаточно окисленные неорганические соединения, такие как нитрат, молекулярная сера. Если конечным акцептором электронов является ацетальдегид, образуется этанол, если пируват — молочная кислота. Акцептирование электронов молекулами СО2 приводит у разных видов к возникновению формиата или ацетата, если же эту функцию выполняют ионы водорода, образуется молекулярный водород (Н2). [c.209]

Расчет эквивалентной концентрации азота нитрата основан на предположении, что стехиометрия процесса, если она описана на основе эквивалента электронов, одинакова при участии любого биологически доступного окислителя. Это, вероятно, не совсем правильно, потому что энергия Гиббса для различных процессов окисления не одинакова. Однако это предположение не вызовет больших погрешностей, так как в большинстве сточных вод концентрация кислорода и нитритов мала (в пересчете на нитраты на основе эквивалентов электронов). Выраженные в виде материальных балансов кинетические и стехиометрические уравнения могут быть применены для описания процессов, происходящих в реакторах различных конфигураций. На рис. 24.4 показана схема суспензионного реактора, в котором проводится процесс с использованием элементной серы. Эта система включает анаэробный реактор для денитрификации и гравитационный отстойник для отделения твердой смеси биомассы с серой от очищенной воды и рециркуляции смеси в реактор. В табл. 24.6 приведены уравнения материального баланса для этой системы [12]. Баланс составлен в расчете на азот нитратов, и если в системе присутствуют другие биологически приемлемые акцепторы электронов, они могут быть учтены с помощью эквивалентной концентрации азота нитритов. [c.310]

Восстановление нитрата растениями и микроорганизмами служит двум целям с одной стороны, из нитрата образуется аммиак, который используется в реакциях синтеза, с другой — нитрат служит конечным акцептором электронов. В последнем случае продуктом восстановления может быть N25 NgO или N0 — в зависимости от вида организма, у которого такое восстановление наблюдается. Эти вещества уже более не вовлекаются в метаболизм клетки, и, следовательно, ассимиляции нитрата при этом не происходит. [c.423]

Нитраты — основной источник азота для большинства зеленых растений и грибов. Биологические процессы, в ходе которых почвенные нитраты превращаются в аммиак, необходимый для биосинтеза белков, нуклеиновых кислот и других компонентов клетки, называют восстановительной ассимиляцией нитрата. Нитраты могут также использоваться вместо кислорода в качестве конечного акцептора электронов при анаэробной генерации энергии в некоторых бактериях. Продуцирование энергии этим способом называют нитратным дыханием или восстановительной диссимиляцией нитрата. В некоторых видах бактерий могут реализовываться процессы обоих этих типов, причем относительное значение [c.288]

Количество свободной энергии, необходимой для протекания реакции в природных водах, может быть получено путем вычитания энергии одной промежуточной реакции из другой, как это показано в табл. 9. Типичными акцепторами электронов для реакций, где промежуточным звеном служат бактерии, являются кислород, нитраты, сульфат и двуокись углерода. При использовании кислорода в качестве акцептора электронов выделяется максимальное количество энергии, при использовании двуокиси углерода — минимальное. Кроме того, при использовании в качестве акцепторов энергии нитритов, образованных в процессе нитрификации, энергии выделяется больше, чем при использовании кислорода. [c.89]

Изучение смешанных бактериальных систем показало, что денитрификация, или восстановление нитратов или нитритов до газообразного азота, в присутствии кислорода не наблюдается и что сульфат и СО2 не используются в качестве акцепторов электронов в присутствии или кислорода, или нитратов. Окисление ацетата возможно при восстановлении сульфата даже в присутствии кислорода, однако выделенная энергия будет намного меньше, чем при использовании кислорода. Теоретически окисление ацетата н восстановление сульфата в присутствии кислорода ведет к образованию промежуточных продуктов, например, таких, как сульфид, окисляемых автотрофными микроорганизмами до сульфата при использовании кислорода в качестве конечного акцептора электронов. В природе такая комбинация реакций не встречается, так как кислородная атмосфера токсична для сульфатредуцирую-щнх организмов. [c.89]

На рис. 28 приведены сравнительные концентрации акцепторов электронов кислорода, нитратов, сульфатов и двуокиси углерода и их восстановленных продуктов при различной активности электронов в типичных условиях в природных водах. [c.96]

Важно подчеркнуть, что связанный кислород нитрита и нитрата не доступен в качестве акцептора электронов для большинства форм жизни в принимающей реке, и что те микроорганизмы, которые могут его использовать, не используют этот источник до тех пор, пока уровень растворенного кислорода не будет равен нулю, или будет очень низким. Для поддержания здоровой экологической системы необходим не связанный, а растворенный кислород. [c.255]

Для очистки сточных вод широко используются два типа биологических процессов 1) аэробные процессы, в которых микроорганизмы используют кислород, растворенный в сточных водах (см. главу 1) 2) анаэробные процессы, в которых микроорганизмы не имеют доступа ни к свободному растворенному кислороду, ни к другим, предпочтительным в энергетическом отношении акцепторам электронов, таким как нитрат-ион. В этих условиях микроорганизмы могут использовать углерод, входящий в состав органических молекул, в качестве акцептора электронов. При очистке сточных вод наиболее широко применяемым анаэробным процессом является сбраживание ила, однако самые совершенные аппараты уже используются для очистки сельскохозяйственных и промышленных стоков и разрабатываются для очистки бытовых стоков. [c.37]

Особо селективные жидкие фазы по отношению к некоторым соединениям. Растворы нитрата серебра в полиэтиленгликоле, полипропилен-гликоле и бензилцианиде. Бензилцианид не гигроскопичен и не требует применения сухого газа-носителя, В этом его преимущество по сравнению с гликолями. Максимальная рабочая температура колонкн 40° С. Ион серебра в AgNOs способен как акцептор электронов проявлять донорно-акцепторное взаимодействие с олефинами, ароматическими соединениями и селективно удерживать их в колонке, Наблюдается хорошее разделение цис- и транс-олефинов. Парафины не задерживаются этим адсорбентом и быстро проходят через колонку. [c.283]

Кислородные кислоты (по преимуществу высшие по валентности кислотообразователя) и их солн. Сюда относятся Н2504 (наиболее энергично действует как акцептор электронов концентрированная кислота при нагревании), НЫОз и ее соли (нитраты), такие соли, как КМПО4 (перманганат калия), КгСгаО, (бихромат калия) далее кислородные кислоты хлора (НСЮ, НСЮз, НСЮ4) и их солн (соответственно гипохлориты, хлораты и перхлораты). Энергичны как окислители и ангидриды некоторых кислот, например СгОз (хромовый ангидрид), МпаО, (марганцовый ангидрид). [c.282]

В невозмущенной человеком биосфере азотфиксация и нитрификация в масштабах планеты почти полностью уравновешиваются противоположным процессом, называемым денитрифи кацией. Образование молекулярного азота из органических соединений, нитратов и нитритов происходит в почвах и водных экосистемах в аэробных и анаэробных условиях. Денитрификация не всегда приводит к выделению молекул N2. Она может завершаться также образованием оксидов азота. Например, в анаэробном окружении многие микроорганизмы используют нитраты и нитриты в качестве источника энергии и акцептора электронов при дыхании [c.63]

После того как свободный кислород был потреблен, окисление органического вещества протекает с помощью набора микробиологически опосредованных реакций (см. п. 3.7.4). Несмотря на то, что в морских отложениях небольшие количества нитратов (N0 ), марганца (Мп) и железа (Ре) пригодны как акцепторы электронов, значение их невелико по сравнению с SOi , которого много в морской воде (см. табл. 4.1). При значении pH морской воды около 8 органическое вещество включается сульфатредуцирующими бактериями в обмен веществ согласно следующему упрощенному уравнению [c.181]

Важную роль в аэробном метаболизме пропионовых бактерий играет флавиновое дыхание , которому приписывают основную связь этих бактерий с молекулярным кислородом. В процессе фла-винового дыхания происходит перенос двух электронов с фла-вопротеинов на О2, сопровождающийся образованием перекиси водорода, которая разлагается бактериальной каталазой и перок-сидазой. Однако флавиновое дыхание не связано с получением клеткой энергии. Транспорт электронов в дыхательной цепи некоторых пропионовых бактерий сопровождается образованием АТФ, что может указывать на подключение к этому процессу ци-тохромов, однако эффективность окислительного фосфорилирования низка. Последнее, вероятно, объясняется несовершенством механизмов сопряжения. В то время как в аэробных условиях конечным акцептором электронов с НАД Н2 является О2, в анаэробных условиях им может быть нитрат, фумарат. [c.231]

Описан штамм Егу1кгоЬас1ег, способный расти на свету в анаэробных уело-ВИЯХ, если молекулярный кислород заменить нитратами в качестве конечного акцептора электронов. [c.302]

В большинстве случаев конечным акцептором электронов служит Оз, который не может быть заменен никаким другим акцептором. Рост отдельных штаммов возможен в микроаэробных условиях. Некоторые тионовые бактерии являются факультативными аэробами они могут использовать в качестве конечного акцептора электронов не только Оз, но и нитраты, восстанавливая их до N3 или только до нитрита. В анаэробных условиях использование нитратов в качестве конечного акцептора электронов индуцирует синтез диссимиляционной нитратредуктазы, осуществляющей перенос электронов дыхательной цепи на нитраты. [c.372]

Электронтранспортная цепь водородных бактерий по составу аналогична митохондриальной (см. рис. 94). Большинство из них относится к облигатным аэробам. Однако среди облигатных аэробов преобладают виды, тяготеющие к низким концентрациям О2 в среде. Особенно чувствительны к О2 водородные бактерии, растущие хемолитоавтотрофно, а также в условиях фиксации молекулярного азота. Последнее объясняется инактивирующим действием молекулярного кислорода на гидрогеназу и нитрогеназу — ключевые ферменты метаболизма Hj и фиксации N2. Для некоторых водородных бактерий показана способность расти и в анаэробных условиях, используя в качестве конечного акцептора электронов вместо О2 нитраты, нитриты или окислы железа. Примером факультативно аэробных водородных бактерий может служить Para o us denitri ans, у которого в аэробных условиях работает электронтранспортная цепь, аналогичная митохондриальной, а в отсутствие О2 электроны с помощью соответствующих редуктаз переносятся на N0 и NOj, восстанавливая их до N2 (рис. 98, В). Однако большая часть факультативно аэробных водородных бактерий способна к восстановлению нитратов только до нитритов. [c.385]

Специфическим способом получения энергии, послужившим основанием для вьщеления ряда эубактерий в отдельную физиологическую группу, является сульфатное дыхание. Помимо 80Г конечными акцепторами электронов могут служить и другие соединения серы (тиосульфат, сульфит, молекулярная сера). В последние годы обнаружена способность ряда сульфатвосстанавливающих эубактерий к восстановлению в энергетическом процессе нитратов и нитритов до аммония, селената до селенита (8еОГ—> —5еОГ), фумарата до сукцината, а также СО2. В последнем случае это приводит к синтезу ацетата. [c.390]

У многих эубактерий конечным акцептором электронов дыхательной цепи, наиболее часто заменяющим молекулярный кислород, служит нитрат. Он может восстанавливаться до нитрита, накапливающегося в среде, или молекулярного азота, удаляющегося в атмосферу. Процесс восстановления нитрата до нитрита в системе энергетического метаболизма, получивщий название н и-тратного дыхания, щироко распространен среди эубактерий и обнаружен у представителей более 70 родов. [c.404]

Большинство денитрификаторов — хемоорганотрофы. Использование в качестве конечного акцептора электронов нитратов позволяет им окислять органические субстраты полностью (до СО2 и Н2О) по обычным катаболическим путям. Переходящий на переносчики водород поступает в дыхательную цепь. [c.406]

Все денитрифицирующие бактерии — факультативные анаэробы, переключающиеся на денитрификацию только в отсутствие Оз, поэтому, вероятно, их приспособление к анаэробным условиям — вторичного происхождения. Способность к денитрификации развилась после сформирования механизмов использования Оз как конечного акцептора электронов. Первым щагом на пути вторичного приспособления к анаэробным условиям явилось развитие нитратного дыхания. Следующий щаг — совершенствование способности использовать нитраты для акцептирования электронов дыхательной цепи — привел к возникновению денитрификации. [c.407]

Путь 1 реализуется в аэробных условиях. Путь 2 существует в микроаэробных условиях (при низком содержании кислорода). Путь 3 к 4 функционируют в анаэробных условиях с использованием в качестве конечных акцепторов электронов (и протонов) фумарата (ФР - фумаратредуктаза) или нитрата (НР - нитратредуктаза) [c.176]

Многие бактерии, однако, и в анаэробных условиях используют окислительное (электрон-транспортное) фосфорилирование при этом происходит перенос электронов, получаемых при расщеплении субстрата, по (укороченной) электрон-транспортной цепи на экзогенные (добавленные в питательную среду) или эндогенные (образующиеся при разложении субстрата) акцепторы. Акцепторами электронов могут быть ионы нитрата, сульфата, карбоната и фумарата, а также сера соответствующие виды бактерий объединяют в физиологические группы нитратвос-станавливающих, денитрифицирующих, сульфатредуцирующих, метаногенных и ацетогенных бактерий, а также бактерий, восстанавливающих серу. Все эти бактерии играют важную роль в природном балансе. Так как фосфорилирование, сопряженное с транспортом электронов, долгое время считалось характерной принадлежностью аэробного дыхания, то, говоря о преобразовании энергии при окислительном фосфорилирова-нии в анаэробных условиях, в настоящее время пользуются также термином анаэробное дыхание (см. гл. 9). [c.248]

Однако вместо этого нитрит может восстанавливаться до аммиака путем ассимиляционной нитритредукции с последующим выделением в среду. В таком случае говорят об аммонификации нитрата. Восстановление нитрита до аммиака не позволяет клетке получать энергию. Речь идет скорее о процессе брожения, в котором нитрит играет роль экзогенного акцептора электронов. Таким образом, восстановление нитрита все же дает известное преимущество при сбраживании глюкозы часть атомов водорода расходуется на восстановление нитрита, в результате чего образуется больше ацетата (см. стр. 264, реакция 3). [c.308]

Позже Гаррет и Насон [71] сообщили, что N. rassa не может использовать нитрат в качестве акцептора электронов в конечной реакции дыхательного пути или образовывать нитрат-редуктазный фермент дыхательного типа. Этот неожиданный результат, если он [c.292]

Другим примером последовательного ряда реакций с образованием промежуточных нестойких соединений является денитрификация, в которой нитрат используется как акцептор электронов. В этом случае акцептор электронов восстанавливается до N2 в две стадии, нитрит образуется как промежуточное нестойкое соединение. Способность вызывать денитрификацию является свойством широкого спектра бактерий, включающего роды Pseudomo-nas, Ar hrornoba ter и Ba illus. Одни бактерии восстанавливают нитраты только до нитритов, другие могут восстанавливать только нитриты до молекулярного азота, некоторые восстанавливают и нитраты и нитриты до молекулярного азота. С точки зрения термодинамики, полная реакция является наиболее благоприятной. Реакция, в которой нитрат восстанавливается в нитрит, дает только небольшую часть всей энергии, образующейся при денитрификации до газообразного азота. [c.94]

Ион Ад+ в нитрате серебра выступает в качестве акцептора электронов в донорно-акцепторном взаимодействии с подходящими молекулами-донорами (олефинами, ароматическими соединениями), которые селективно удерживаются хроматографической колонкой. Нитрат серебра добавляют, например, к бензилцианиду и к низшим членам ряда полигликолей и на такого рода неподвижных фазах отделяют разветвленные олефины от неразветвленных и разделяют цис- и гранс-изомеры олефинов. Растворы нитрата серебра в вышеупомянутых фазах при температуре >65 °С неустойчивы и не образуют требуемых лабильных аддуктов с олефинами. Комплексы AgNOa — олефин исследовались Шнеко [105]. [c.170]

При метаногенезе возможны два типа лимитирования роста метаногенных бактерий, потребляющих диоксид углерода. Во-первых, на свалках часто высока концентрация акцепторов электронов, таких как нитраты и сульфаты. Во-вторых, гомоацетогенные бактерии также могут потреблять диоксид углерода, восстанавливая его до уксусной кислоты и конкурируя таким образом с метаногенными бактериями за водород. В настоящее время известно восемь различных субстратов метаногенных бактерий, четыре из них (смесь диоксида углерода с водородом, уксусная кислота, метанол и триэтиламин) были обнаружены на свалках (Дж. Б. Казали, неопубликованное сообщение). [c.149]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология