II. Phân bố của vi sinh vật trong tự nhiên 1 Sự phân bố của vi sinh vật trong đất
4. Quá trình tổng hợp và phân giải các hợp chất chứa N
Quá trình amon hóa
4.2.1 Quá trình amon hóa protein:
+ Dưới tác dụng của vsv, protein được phân giải để cho NH3 gọi là quá trình amon hóa protein.
+ Vsv chủ yếu: có rất nhiều loại vsv có khả năng phân giải protein: vi khuẩn hảo khí, yếm khí, xạ khuẩn, nấm.
+ Cơ chế phân giải:
Dưới tác dụng của enzim proteaza, các protein dược phân giải thành các hợp chất đơn giản hơn. Các chất này được tiếp tục phân giải thành axit anim nhờ tác dụng của enzim peptidaza ngoại bào. Các chất này cũng có thể trực tiếp hấp thụ vào tế bào vsv, sau đó dược chuyển hóa thánh axit amin. Các axit amin này sẽ được sử dụng một phần vào quá trình sinh tổng hợp protein của vsv, một phần được tiếp tục phân giải để tạo ra NH3, CO2 và nhiều sản phẩm trung gian khác.
4.2.2 Quá trinh amon hoa ure, axit uric
+ ure:
Ure là hợp chất hữu cơ đơn giản chứa tới 46,6% N.
Ure thường có trong nước tiểu động vật và người. Ure có thể điều chế với điều kiện áp suất 150- 200atm và nhiệt độ 150- 190C.
NH3 + CO2 CO(NH2)2(ure )
Vi khuẩn amon hóa ure: Planosarcina ureae, Bachesmogenes… Nhiều loại xạ khuẩn và nấm mốc cũng có khả năng phân giải ure.
Vi khuẩn ure thường thuộc loại hảo khí hoặc kị khí không bắt buộc. Chúng phát triển tốt trong môi trường trung tính hoặc hơi kiềm. Chúng không sử dụng được cacbon trong ure, ure chỉ dùng làm nguồn cung cấp nito cho chúng. Chúng có enzim ureaza làm xúc tac21 quá trình phân giải ure thành NH3, CO2, H2O.
4.2.3 Quá trình amon hóa kitin
Vi sinh vật phân giải kitin: nhiều loài vsv có khả năng phân giải kitin. Đáng chú ý là những loài thuộc các giống sau: Achromobacter, Bacillus, Penicillium.
Quá trình phân giải kitin được nghiên cứu kĩ ở vi khuẩn bacchitinovoium và xạ khuẩn Streptomyces griseus. Chúng có khả năng sinh ra nội bào. Kitinaza, Kitobioza. Kitinaza có tác dụng lên các phần khác nhau của phân tử kitin và phân giải thành kitobio và kitotrio, kitoyrio sau sẽ tiếp tục phân giải thành các gốc đơn phân tử nhờ xúc tác của enzim kitobioza.
4.3 Quá trình nitrat hóa 4.3.1 Định nghĩa 4.3.1 Định nghĩa
Dưới tác dụng của một số loài vsv đặc biệt, NH3 được hình thành do quá trình amon hóa hoặc NH4+ ở các loại phân hóa học sẽ được tiếp tục chuyển hóa thành NH2- rồi sau đó chuyển thành NO3-, gọi là quá trình nitrat hóa.
4.3.2 Vi sinh vật chủ yếu
Quá trình này chia làm 2 giai đoạn khác nhau do 2 loại vi khuẩn dảm nhiệm:
+ Giai đoạn 1: giai đoạn nitrit hóa
Vi khuẩn tham gia vào giai đoạn chuyển hóa NH3 thành NO2- thuộc về 4 giống khác: Nitrosomonas, Nitrocystis, Nitrosolobus, Nitrosospira.
Enzim xúc tác cho quá trình oxy hóa này là enzim thông thường của quá trình hô hấp hảo khí.
+ Giai đoạn 2: giai đoạn nitrat hóa
Vi khuẩn tham gia vào giai đoạn này gồm các giống sau: Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus.
Cơ chế của quá trình được biểu thị bằng phương trình sau: NO2- + 3/2O2 NO2+ H2O+ 2H+ năng lượng
Vi khuẩn nitrat hóa thuộc loại tự dưỡng hóa năng.
4.5 Quá trình cố dịnh N2:
5.TÁc dụng của vsv chuyển hóa lưu huỳnh trong tự nhiên 5.1 Chu trình tuần hoàn lưu huỳnh
Vòng tuần hoàn S và N có nhiều điể giống nhau:
+ Trong đất, N và S ở dạng hữu cơ là chủ yếu cho nên cây trồng không đồng hóa được. Muốn đồng hóa phải được vô cơ hóa.
+Quá trình SO42- hóa gần giống quá trìng NO3- hóa.
+ Quá trình sunphat hóa( hay còn gọi là quá trình vô cơ hóa S hữu cơ) rất giống quá trình amomn hóa. Quá trình khử SO4-2 rất gống quá trình phản NO3- hoá
5.2 Vô cơ hóa lưu huỳnh hữu cơ
Lưu huỳnh hữu cơ trong đất thường ở 3 dạng sau: _ Axit amin có S
_ Sunfat hữu cơ và este sunfuric của hidratcacabon và lipit
_ S hữu cơ gắn chặt trong các phần tử axit humic và phần khoáng
5.3 Vi sinh vật phân giải lưu huỳnh hữu cơ và cơ chế phân giải
_ Vi sinh vật: Froteus, Seratia, Microsporum…
5.4 Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến quá trình phân giải lưu huỳnhhưu cơ hưu cơ
Độ ẩm 40- 60%: nhiệt đọ nhỏ hơn 10C xảy ra yếu, thường ở 25- 35C. Sự khoáng hóa trong chất hữu cơ phụ thuộc vào tỷ lệ C/S là 112.
5.5 Quá trình oxy hòa hợp chất lưu huỳnh vô cơ
Trong tự nhiên có một số nhóm vsv có thể oxy hóa hợp chất lưu huỳnh và vô cơ. Thường có 4 nhóm vsv:
+ VSV hóa năng hữu cơ dinh dưỡng (dị dưỡng ) + VSV hóa năng dinh dưỡng thuộc họ Beggiatoaces
+ VSV hóa năng dinh dưỡng: Chlro bacteriacees và Thiorhodacees
5.6. Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến quá trình oxy hòa S
Đất bảo hòa nước làm giảm quá trình oxy hóa sinh học S Nhiệt độ 4- 23C
Độ pH: 5,2 đến 6,4- 7,5
5.7. Tác dụng của quá trình oxy hóa S
+ Thiobacillus có thể oxi hóa lưu huỳnh thành SO4. Môi trường trở nên chua. Do đó có thể trung hòa một phần chất kiềm, tăng cường cấu trúc đất.
+ H2SO4 được hình thành trong quá trình oxi hóa S sẽ làm tăng độ tan cũa muối Ca3(PO4)2 khó tan, cung cấp photphat monocanxi cho cây.
+ Quá trình oxi hóa lưu huỳnh làm tăng độ chua của đất, từ đó một số nguyên tố từ khó tan thành dễ tan, ví dụ như Mn: Mn4+.
+ Quá trình khử các hợp chất lưu huỳnh vô cơ.