Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Род бактерий Нитробактер – это род, включающий палочковидные, грамотрицательные и хемоавтотрофные бактерии. Название Нитробактер происходит от латинского существительного neuter рода nitrum, nitri, означающего щелочи, и древнегреческого существительного βακτηρία, βακτηρίᾱς, означающего палочку. Они неподвижны и размножаются почкованием или бинарным делением.
Genus of bacteria
Nitrobacter is a genus comprising rod shaped, gram negative, and chemoautotrophic bacteria. The name Nitrobacter derives from the Latin neuter gender noun nitrum, nitri, alkalis; the Ancient Greek noun βακτηρία, βακτηρίᾱς, rod. They are non motile and reproduce via budding or binary fission.
Морфология и характеристики
Нитробактерии – это грамотрицательные бактерии, имеющие форму палочки, груши или плеоморфную форму. Все известные нитритоокисляющие прокариоты ограничены несколькими филогенетическими группами. К ним относятся род *Nitrospira* в пределах типа *Nitrospirota* и род *Nitrolancetus* из типа *Chloroflexota* (ранее *Chloroflexi*). До 2004 года считалось, что окисление нитритов происходит только в представителях типа *Pseudomonadota*; вероятно, дальнейшие научные исследования расширят список известных нитритоокисляющих видов. Низкое разнообразие видов, осуществляющих окисление нитритов, контрастирует с другими процессами, связанными с круговоротом азота в океане, такими как денитрификация и фиксация азота, где широкий спектр таксонов выполняет аналогичные функции. Фитопланктон вносит основной вклад в океаническое производство и, следовательно, важен для биологического насоса, который экспортирует углерод и другие частицы органического вещества из поверхностных вод мирового океана. Процесс нитрификации имеет решающее значение для разделения вторичного производства и производства, приводящего к экспорту. Биологически преобразованный азот возвращается в неорганический пул растворенного азота в форме аммиака. Нитрификация, осуществляемая микроорганизмами, преобразует аммиак в нитрат, который затем может поглощаться фитопланктоном и использоваться повторно. Эти две реакции вместе составляют процесс нитрификации. Реакция окисления нитритов обычно протекает быстрее в океанических водах и, следовательно, не является лимитирующей стадией нитрификации. По этой причине нитрит редко накапливается в океанических водах. Двухступенчатое превращение аммиака в нитрат, наблюдаемое у аммиакоокисляющих бактерий, аммиакоокисляющих архей и нитритоокисляющих бактерий (таких как *Nitrobacter*), вызывает недоумение у исследователей. Полная нитрификация, то есть преобразование аммиака в нитрат за одну стадию, известную как комамокс, имеет энергетический выход (∆G°′) −349 кДж моль−1 NH3, в то время как энергетические выходы стадий окисления аммиака и окисления нитритов в наблюдаемой двухступенчатой реакции составляют −275 кДж моль−1 NH3 и −74 кДж моль−1 NO2− соответственно. NXR состоит из двух субъединиц и, вероятно, образует αβ-гетеродимер. Фермент существует внутри клетки на специализированных мембранах в цитоплазме, которые могут быть свернуты в везикулы или трубочки.
Nitrobacter are gram negative bacteria and are either rod shaped, pear shaped or pleomorphic. All known nitrite oxidizing prokaryotes are restricted to a handful of phylogenetic groups. This includes the genus Nitrospira within the phylum Nitrospirota, and the genus Nitrolancetus from the phylum Chloroflexota (formerly Chloroflexi). Before 2004, nitrite oxidation was believed to only occur within Pseudomonadota; it is likely that further scientific inquiry will expand the list of known nitrite oxidizing species. The low diversity of species oxidizing nitrite oxidation contrasts with other processes associated with the nitrogen cycle in the ocean, such as denitrification and N fixation, where a diverse range of taxa perform analogous functions. Phytoplankton are major contributors to oceanic production, and are therefore important for the biological pump which exports carbon and other particulate organic matter from the surface waters of the world's oceans. The process of nitrification is crucial for separating recycled production from production leading to export. Biologically metabolized nitrogen returns to the inorganic dissolved nitrogen pool in the form of ammonia. Microbe mediated nitrification converts that ammonia into nitrate, which can subsequently be taken up by phytoplankton and recycled. These two reactions together make up the process of nitrification. The nitrite oxidation reaction generally proceeds more quickly in ocean waters, and therefore is not a rate limiting step in nitrification. For this reason, it is rare for nitrite to accumulate in ocean waters. The two step conversion of ammonia to nitrate observed in ammonia oxidizing bacteria, ammonia oxidizing archaea and nitrite oxidizing bacteria (such as Nitrobacter) is puzzling to researchers. Complete nitrification, the conversion of ammonia to nitrate in a single step known as comammox, has an energy yield (∆G°′) of −349 kJ mol−1 NH3, while the energy yields for the ammonia oxidation and nitrite oxidation steps of the observed two step reaction are −275 kJ mol−1 NH3, and −74 kJ mol−1 NO2−, respectively. NXR is composed of two subunits, and likely forms an αβ heterodimer. The enzyme exists within the cell on specialized membranes in the cytoplasm that can be folded into vesicles or tubes.
Экология и распределение
Род Nitrobacter широко распространен как в водных, так и в наземных средах. Поскольку все представители рода Nitrobacter являются облигатными аэробами, кислород, наряду с фосфором, часто является фактором, ограничивающим их способность осуществлять окисление нитритов. Распределение и различия в скоростях нитрификации между разными видами Nitrobacter могут быть обусловлены различиями в плазмидах у этих видов, поскольку данные, представленные в Schutt (1990), указывают на то, что специфическая для среды обитания плазмидная ДНК индуцировалась в процессе адаптации к некоторым исследованным озерам. Последующее исследование, проведенное Navarro et al. (1995), показало, что различные популяции Nitrobacter содержат два крупных плазмида. В 1891 году английский химик Роберт Уоррингтон предложил двухстадийный механизм нитрификации, осуществляемый двумя различными родами бактерий. Первая стадия заключалась в превращении аммиака в нитрит, а вторая – в окислении нитрита до нитрата. Виноградский назвал бактерии, ответственные за окисление нитрита до нитрата, Nitrobacter в своем последующем исследовании микробной нитрификации в 1892 году. Уинслоу и др. в 1917 году предложили Nitrobacter winogradsky в качестве типового вида. Этот вид был официально признан в 1980 году.
The genus Nitrobacter is widely distributed in both aquatic and terrestrial environments. Since all members in the genus Nitrobacter are obligate aerobes, oxygen along with phosphorus tend to be factors that limit their capability to perform nitrite oxidation. The distribution and differences in nitrification rates across different species of Nitrobacter may be attributed to differences in the plasmids among species, as data presented in Schutt (1990) imply, habitat specific plasmid DNA was induced by adaptation for some of the lakes that were investigated. A follow up study performed by Navarro et al. (1995) showed that various Nitrobacter populations carry two large plasmids.). In 1891, English chemist Robert Warington proposed a two stage mechanism for nitrification, mediated by two distinct genera of bacteria. The first stage proposed was the conversion of ammonia to nitrite, and the second the oxidation of nitrite to nitrate. Winogradsky named the bacteria responsible for the oxidation of nitrite to nitrate Nitrobacter in his subsequent study on microbial nitrification in 1892. Winslow et al. proposed the type species Nitrobacter winogradsky in 1917. The species was officially recognized in 1980.