Окисление двухвалентного железа - Аэробные хемолитотрофные бактерии - Общая микробиология - Статьи - Микробиология
Суббота, 21.01.2017, 07:14Главная | Регистрация | Вход

Меню сайта

Форма входа

Поиск

На хостинг

Наш опрос

Что бы Вы хотели видеть на сайте?
Всего ответов: 938

Опечатки

Система Orphus

Статистика


Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Статьи
Главная » Статьи » Общая микробиология » Аэробные хемолитотрофные бактерии

Окисление двухвалентного железа

Железобактерия Thiobacillus ferrooxidans окисляет двухвалентное железо до трехвалентного:

4Fe2+   +   4Н+   +   02   ->  4Fe3+   +   2Н20

Эта бактерия очень похожа на Т. thiooxidans, жизнеспособна при рН среды до 2,5, однако энергию она получает не только за счет окисления восстановленных соединений серы, но и за счет окисления ионов Fe2+. Эта железобактерия обитает в кислых рудничных водах, содержащих сульфиды различных металлов, в том числе пирит (FeS2). С несом ненностью установлено, что ацидофильные железобактерии способ ны к хемоавтотрофному образу жизни.

Недавно были также открыты термофильные штаммы тиобацилл, окисляющих железо и серу. Штаммы термофила Sulfolobus acidocaldarius тоже могут окислять двухвалентное железо. Из почв, содержащих ан­тимонит, удалось выделить автотрофную бактерию Stibiobacter senarmontii, способную окислять Sb3 +  до Sb5 + .

Выщелачивание металлов из руд. Способность некоторых ацидо фильных бактерий, окисляющих железо и серу, превращать сульфиды и элементарную серу в водорастворимые сульфаты тяжелых металлов используется для выщелачивания бедных руд с целью получения меди, цинка, никеля, молибдена и урана. Метод выщелачивания уже приме няют в широком масштабе для получения металлов из отвалов породы, однако область его применения, возможно, удастся распространить и на

подземный горный промысел. В наиболее простом случае пропускают воду через толстый слой измельченного камня, содержащего руду [на пример, пирит (FeS2)] с сопутствующими сульфидами различных метал лов, таких как Cu2S (халькозин), CuS, ZnS, NiS, MoS2, Sb2S3, CoS и PbS, а затем собирают раствор, содержащий сульфаты. После концентриро вания такого раствора из него осаждают соответствующие металлы. Растворение сульфидов тяжелых металлов происходит благодаря со вместному действию многих процессов: бактериального окисления восстановленных соединений серы (1) или элементарной серы (2) до сер ной кислоты, бактериального окисления Fe2 + до Fe3 + (3), и, наконец, химического окисления нерастворимых солей тяжелых металлов до рас творимых сульфатов и серы (4):

  • (1) FeS2 + 37202 + н20 -> FeS04 + H2S04
  • (2) S + 1V202 + H20 - H2S04
  • (3) 2FeS04 + 7202 + H2S04 -» Fe2(S04)3 + H20
  • (4) MeS + 2Fe3+ -^ Me2+ + 2Fe2 + + S

Таким образом, бактерии поставляют серную кислоту, а также регене рируют Fe3 + ; оба этих компонента расходуются при растворении руд.

Эти превращения осуществляют Thiobacillus thiooxidans и Т. ferro-oxidans. Соответствующие штаммы бактерий отличаются необычной устойчивостью к довольно высоким концентрациям Си2 +, Со2 + , Zn2 +, Ni2+ и других ионов тяжелых металлов. В процессе выщелачивания участвуют   также   штаммы   Sulfolobus,  окисляющие   серу   и   железо.

Другие железобактерии. К наиболее известным и легко распозна ваемым железобактериям относятся также Gallionella ferruginea (см. рис. 3.16) и Leptothrix ochracea. Их можно найти, например, в дре нажных трубах и горных ручьях среди хлопьев и толстых налетов окси дов железа. До последних лет оставалось неясным, способны ли эти бактерии использовать энергию, освобождающуюся при окислении Fe2 + в Fe3 + , и расти как автотрофы. Недавно у представителей рода Gallionella была обнаружена рибулозобисфосфат-карбоксилаза; поэтому их относят сейчас к литоавтотрофным бактериям.

Бактерии окисляют не только железо, но и марганец. Хламидобакте-рия Leptothrix discophorus способна окислять Мп2+ до Мп4 + . Однако еще не установлено точно, используется ли энергия, получаемая в ре­зультате такого окисления, для метаболических целей.

Облигатная хемолитоавтотрофия. Облигатная хемолитоавтотрофия-это вы ражение крайней степени приспособления и специализации организмов, окис ляющих неорганические субстраты. Для того чтобы объяснить этот феномен, было предложено и проверено несколько гипотез:

1. Можно исходить из предположения, что цикл трикарбоновых кислот не является необходимым для окисления неорганического субстрата (подобно тому как он не нужен для брожения). В самом деле, восстановительные эквиваленты, получающиеся   благодаря   окислению   неорганического   субстрата,   поступают в дыхательную цепь. Должны быть обеспечены лишь синтетические функции ци кла трикарбоновых кислот (образование 2-оксоглутарата и сукцината). Но для этого фермент 2-оксоглутаратдегидрогеназа не нужен. Проверка показала, что у ряда облигатно-автотрофных бактерий его действительно нет. 2-Оксоглутарат-дегидрогеназа не обнаруживалась и у многих факультативно-автотрофных бак терий, если клетки росли на среде с неорганическим источником энергии. Таким образом, мутант факультативно-автотрофной бактерии, потерявший способ ность к синтезу 2-оксоглутаратдегидрогеназы, вел бы себя как.облигатно-авто-трофный микроорганизм.

2. Поскольку нитрифицирующие бактерии, а также бактерии, окисляющие серу, сульфит и железо, обладают «разделенной» дыхательной цепью, вполне возможно, что у некоторых облигатных автотрофов в первом участке этой цепи имеется необратимый этап, который делает невозможной ее нормальную функ­цию, а именно окисление NADH2 (этот отрезок используется только для обрат ного переноса электронов). Такое нарушение обратимости цепи, возможно свя занное с регуляцией ферментов, могло бы служить для сохранения восстанови тельной силы (NADH2), полученной с большими затратами энергии.

Пока еще не удалось дать единое объяснение облигатной автотрофии. Воз можно, что у разных физиологических групп бактерий этот феномен имеет раз ные причины.

Категория: Аэробные хемолитотрофные бактерии | Добавил: Wiki (30.12.2009)
Просмотров: 1943 | Теги: двухвалентное железо, железо, окисление железа
Copyright MyCorp © 2017 |