Verschil tussen nitrificerende en denitrificerende bacteriën

Belangrijkste verschil - Nitrificerende versus denitrificerende bacteriën
 

Stikstof is een essentiële voedingsstof voor levende organismen en het is van groot belang dat de beschikbare stikstof goed uitgebalanceerd en gerecycled is om door levende organismen te worden gebruikt. Stikstof bestaat in zijn natuurlijke diatomische vorm (N.₂), die niet door planten kunnen worden opgenomen voor hun biologische functies. Het proces van het oxideren van vaste diatomische stikstof in nitraten en nitrieten wordt nitrificatie genoemd; dit wordt meestal gedaan door bacteriesoorten die stikstof in zijn gefixeerde vorm kunnen gebruiken. Om de stikstofbalans in de atmosfeer te handhaven, moet diatomische stikstof worden geproduceerd via een recyclingsmechanisme, waarbij de nitraten en nitrieten door bacteriesoorten worden teruggebracht tot diatomische stikstof. Dit proces wordt aangeduid als denitrificatie. Aldus worden bacteriën die betrokken zijn bij deze twee processen gekarakteriseerd als nitrificerende bacteriën en denitrificerende bacteriën. Het belangrijkste verschil tussen nitrificerende en denitrificerende bacteriën is dat nitrificerende bacteriën zijn in staat om beschikbare ammoniak tot nitraat en nitriet te oxideren terwijl denitrificerende bacteriën zijn in staat om nitraten en nitrieten te reduceren tot het van nature voorkomende diatomische stikstofgas.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat zijn nitrificerende bacteriën
3. Wat zijn denitrificerende bacteriën
4. Overeenkomsten tussen nitrificerende en denitrificerende bacteriën
5. Vergelijking zij aan zij - Nitrificerende versus denitrificerende bacteriën in tabelvorm
6. Samenvatting

Wat zijn nitrificerende bacteriën?

Nitrificerende bacteriën zijn chemolithotrofe aerobe bacteriën die NH kunnen oxideren₃ in de bodem tot nitraat of nitriet. NH₃ in de bodem bestaat in zijn ionische vorm van NH₄⁺. Volledige nitrificatie vindt plaats in twee processen, waarbij NH₃ wordt eerst geoxideerd tot nitriet (NO₂^-) gevolgd door nitraat (NO₃^-), die wordt gebruikt door planten.

1. NH₄⁺ + O₂ NEE₂^- + H⁺ + H₂O
2. NEE₂^-+ O₂ NEE₃^-

   

   Figuur 01: Stikstofcyclus

Voorbeelden van nitrificerende bacteriën die de eerste reactie van nitrificatie uitvoeren omvatten Nitrosomonas en Nitrospira die behoren tot de β-subklasse van Proteobacteria. Bacteriën die in staat zijn om de tweede reactie van het nitrificatieproces uit te voeren en nitraat te produceren, omvatten Nitrobacter, die behoren tot een subklasse van Proteobacteria.

Wat zijn denitrificerende bacteriën?

Denitrificerende bacteriën zijn een soort chemolithotrofe anaerobe of aerobe bacteriën die in staat zijn om nitraten en nitrieten te reduceren tot gasvormige stikstofvormen. De twee hoofdvormen zijn diatomisch stikstof (N.₂) en Distikstofoxide (N.₂O). Door dit proces worden atmosferische stikstofgehalten geregenereerd tot de normale concentratie. De denitrificatiereactie wordt hieronder geïllustreerd.

NEE₃^- → NEE₂^- → NO + N₂O → N_{2 (g)}

Figuur 02: Denitrificatie

Facultatieve anaëroben die betrokken zijn bij denitrificatie zijn Thiobacillus denitrificans, en Micrococcus denitrificans. Pseudomonas denitificans is een aerobe denitrificerende bacterie.

Wat zijn de overeenkomsten tussen nitrificerende en denitrificerende bacteriën?

• Nitrificerende en denitrificerende bacteriën zijn chemolithoautotroof.
• De meeste van hen zijn door de bodem gedragen bacteriën.
• Beide groepen participeren in het handhaven van de balans van stikstof in de biosfeer
• Zowel nitrificerende als denitrificerende bacteriën bevatten enzymen die de reacties van nitrificatie en denitrificatie katalyseren
• Zowel nitrificerende als denitrificerende bacteriën zijn gebruikte industrieën.

Wat is het verschil tussen nitrificerende en denitrificerende bacteriën?

Nitrificerende versus denitrificerende bacteriën
Nitrificerende bacteriën zijn bacteriesoorten die ammonium in de bodem kunnen oxideren tot nitraten, die door planten kunnen worden gebruikt.	Denitrificerende bacteriën zijn bacteriesoorten die in staat zijn tot het verminderen van nitraten of nitrieten tot gasvormige vormen zoals stikstofoxide of diatomische stikstof.
Type reactie
Nitrificatie is een oxidatiereactie.	Denitrificatie is een reductiereactie.
Producten gevormd
Nitrificerende bacteriën produceren nitraat of nitriet.	Denitrificerende bacteriën produceren lachgas of diatomische stikstof.
Precursors voor de reactie
Nitrificerende bacteriën gebruiken ammoniak of ammoniumionen.	Denitrificerende bacteriën gebruiken nitraat of nitriet als hun voorlopers.
Zuurstofvereiste
De meeste nitrificerende bacteriën zijn aerobisch.	Denitrificerende bacteriën kunnen aeroob of facultatief anaëroob zijn.
Industrieel gebruik
Nitrificerende bacteriën worden gebruikt als stikstofmeststoffen.	Denitrificerende bacteriën worden gebruikt in afvalwaterbeheersystemen om stikstofhoudend afval af te breken.

Samenvatting - Nitrificerende versus denitrificerende bacteriën

De stikstofcyclus is een van de belangrijkste biogeochemische cycli in de natuur, waarbij atmosferisch stikstof wordt omgezet in verschillende chemische vormen, waardoor het voor levende organismen beschikbaar is. Het proces van nitrificatie is een oxidatieproces waarbij stikstof aanwezig als ammonium in de bodem wordt omgezet in nitraten en nitrieten, waardoor de biologische beschikbaarheid van stikstof voor organismen wordt verhoogd. Tijdens denitrificatie worden nitrieten en nitraten gereduceerd tot gasvormige vormen (diatomische stikstof en stikstofoxide). Dit is het verschil tussen nitrificerende en denitrificerende bacteriën. Beide processen worden biologisch gunstig gemaakt door de betrokkenheid van microben, met name chemolithotrofe bacteriën. Op dit moment worden deze bacteriën beschouwd als industrieel belangrijk op het gebied van landbouw- en milieu-biotechnologie. Daarom zijn ze een mogelijk onderzoeksthema op het gebied van biotechnologie geworden.

Download PDF-versie van nitrificerende versus denitrificerende bacteriën

U kunt de PDF-versie van dit artikel downloaden en gebruiken voor offline doeleinden, zoals per citaatnotitie. Download hier de pdf-versie. Verschil tussen nitrificerende en denitrificerende bacteriën.

Referenties:

1. Cébron, Aurélie, Thierry Berthe en Josette Garnier. "Nitrificatie en nitrificerende bacteriën in de Beneden-Seine en Estuarium (Frankrijk)." Applied and Environmental Microbiology. American Society for Microbiology, december 2003. Web. Beschikbaar Hier. 1 augustus 2017.
2. Takaya, Naoki, Maria Antonina B. Catalan-Sakairi, Yasushi Sakaguchi, Isao Kato, Zhemin Zhou en Hirofumi Shoun. "Aerobe Denitrifying Bacteria die lage niveaus van lachgas produceren." Applied and Environmental Microbiology. American Society for Microbiology, juni 2003. Web. Beschikbaar Hier. 1 augustus 2017.

Afbeelding met dank aan:

1. "stikstofcyclus" door KoiQuestion (CC BY-SA 2.0) via Flickr
2. "1.12 Buffers voor stikstof" door National Agroforestry Centre (CC BY 2.0) via Flickr