Превращение микроорганизмами соединений углерода, азота и других элементов

В процессе обмена веществ микроорганизмы осуществляют разнообразные химические реакции, в результате которых образуются спирты, кислоты, эфиры, витамины, ферменты и др. Эти продукты жизнедеятельности микробов используют в медицине, промышленности, быту. Многие биохимические процессы, вызываемые микроорганизмами, применяются в пищевой и легкой промышленности, велика роль их в круговороте веществ в природе.

Многие микробы способны к дыханию в среде, не содержащей свободного кислорода. Такой тип дыхания называется брожением. Именно брожения наиболее важны в практическом отношении. По субстрату, на который воздействуют хемоорганотрофные микроорганизмы. Все процессы можно разделить на две основные группы: превращение органических веществ, не содержащих азота (различные виды брожения и окисления); превращения органических веществ, содержащих азот (гниение).

Превращения азотсодержащих веществ (гниение; практическое значение процессов гниения)

Два процесса в природе происходят при активном участии микробов:

• — синтез из минеральных веществ сложных органических соединений;
• — разложение органических веществ до минеральных.

В круговороте азота с участием микроорганизмов различают следующие этапы:

• 1) усвоение атмосферного азота
• 2) аммонификация (гниение)
• 3) нитрификация
• 4) денитрификация

Различают две формы микроорганизмов способных усваивать атмосферный азот: свободно живущие азотфиксаторы (азотобактер) и клубеньковые бактерии.

Аммонификация (или минерализация азота) — это микробиологический процесс, в результате которого происходит гидролиз азотсодержащих органических веществ с образованием конечных продуктов (аммиака, сероводорода, углекислого газа и метана). Этот процесс является процессом гниения, в котором участвуют микроорганизмы, обладающие протеолитическими свойствами. В результате аммонификации почва очищается от останков животного и растительного мира — с одной стороны, и с другой стороны ведет к обогащению почвы азотистыми продуктами. Аммонификацию осуществляют бактерии, бациллы, клостридии, актиномицеты, плесневые грибы.

Следующий этап в превращении азота называется нитрификацией. В процессе нитрификации происходит окисление аммиака сначала в азотистую, а затем в азотную кислоту. Образовавшаяся азотная кислота в почве вступает в соединение со щелочами (гидроксид кальция), образуется селитра (нитрат кальция). Это минеральное удобрение. Селитры хорошо растворяются водой и усваиваются растениями.

Денитрификация — это процесс восстановления нитратов с образованием молекулярного азота, возвращающегося из почвы в атмосферу.

Превращения безазотистых органических веществ

Процесс разложения органических безазотистых соединений называется брожением. Существует много типов брожения, которые вызываются определенными видами микробов (дрожжами, молочно-кислыми стрептококками, ацетобактерами, глюконобактерами, клостридиями и др.). Наибольшее значение в промышленности имеют следующие виды брожений: спиртовое, молочнокислое, пропионовокислое, маслянокислое, уксуснокислое, ацетонобутиловое брожения.