Сероводород в природе образуется в основном за счет бактериального восстановления сульфатов и в меньшей степени—за счет процессов разложения белка. Сероводород окисляют три группы бактерий:

  • анаэробные фотосинтезирующие,
  • тионовые,
  • серобактерии.

Фотосинтезирующие бактерии способны окислять сероводород, серу, гипосульфит, сульфит и другие не вполне окисленные соединения серы, используя для этого энергию солнечных лучей. В составе их тела имеется пигмент бактериохлорофилл, аналогичный хлорофиллу растений. Фотосинтез бактерий также протекает аналогично фотосинтезу растений. У фотосинтезирующих бактерий донором водорода служит сероводород, а в свободном состоянии выделяется сера:

Все фотосинтезирующие серобактерии могут строить свое тело, используя в качестве единственного источника углерода углекислоту, которую они фиксируют через цикл Кальвина. Эти организмы относятся к фотолитоавтотрофам. Кроме того, многие виды способны использовать простые органические соединения, т. е. являются миксотрофами. Фотосинтезирующие пурпурные бактерии делятся на две основные группы:

  • пурпурные серные бактерии (Thiorhodaceae),
  • зеленые серные бактерии (Chlorobiaceae).

Thiorhodaceae морфологически весьма разнообразны. Среди них есть и спириллы, и овальные клетки, одиночные и колониальные формы. Внутри клеток часто отлагается сера, которая постепенно окисляется до сульфатов. По этой причине, серные пурпурные бактерии встречаются преимущественно в щелочных и нейтральных водах. Thiorhodaceae относятся, к облигатным анаэробам и облигатным фототрофам. В темноте они не развиваются. В природных условиях бактерии живут в анаэробных зонах многих водоемов.

Зеленые серные бактерии представляют собой неспороносные палочки размером 0,5—0,7х1,0—1,5 мкм. Клетки неподвижны, часто образуют цепочки, окруженные капсулами. Как и пурпурные, они являются облигатными анаэробами и облигатными фототрофами. Зеленый цвет бактерий объясняется присутствием зеленого пигмента бактериовиридина. Зеленые бактерии способны окислять сероводороды и тиосульфат до серы и сульфатов. Серу внутри клеток, не откладывают, но могут накапливать ее вне клеток.

Тионовые бактерии в морфологическом отношении представляют весьма однородную группу. По внешним признакам они сходны с псевдомонадами. Это мелкие неспороносные грамотрицательные палочки с закругленными концами, обладающие полярным жгутиком. Размеры клеток 0,5—0,8x0,9—1,5 мкм. Располагаются они большей частью поодиночке, редко образуют короткие цепочки. Все тионовые бактерии относятся к одному роду Thiobacillus. В качестве окисляемого субстрата тионовые бактерии используют сероводород, серу, тиосульфат и другие соединения. Конечный продукт окисления—серная кислота или сульфаты.

Различные виды тионовых бактерий развиваются при разной кислотности среды. Th. thioparus—обитатель щелочных и нейтральных вод. Он хорошо растет только в забуференнои среде, при рН 7—9 (снижение рН среды ниже 3,5 для него губительно). Th. thiooxidans, напротив, относится к самым кислотоустойчивым бактериям. Он способен переносить снижение рН среды ниже единицы. Между этими видами существуют формы, имеющие оптимум развития при промежуточных значениях рН.

Большинство видов тионовых бактерий отрицательно относится к. присутствию в среде органических соединений. Это типичные литоавтотрофы, но среди них есть все градации отношения к органическим веществам. Способность к денитрификации свойственна одному виду тионовых бактерий—Th. denitrificans. Этот вид включает штаммы с автотрофным и гетеротрофным обменом. Он способен окислять серу и ее соединения, используя для этого кислород нитратов:

Вследствие, того что параллельно с образованием серной кислоты происходит разложение нитратов, подкисления среды не наблюдается. Th. denitrificans способен окислять соединения серы молекулярным кислородом. Тионовые бактерии широко распространены в природе. Они встречаются в водоемах, в почвах, в горных породах и играют очень существенную роль в процессах очистки сточных вод. В сточных водах многих производств, в частности в сточных водах коксохимической промышленности, содержатся роданиды; Они разлагаются автотрофными и гетеротрофными тионовыми бактериями с образованием сероводорода, который затем окисляется до сульфатов:

Группу серобактерий объединяет их свойство откладывать капли серы внутри клеток или непосредственно на их поверхности. К серобактериям относятся бесцветные нитчатые бактерии, подобные сине-зеленым водорослям, крупные овальные и круглые бактерии, спириллы, одиночные и колониальные формы. Систематик серобактерий основывается на их морфологии и способе движения.

В качестве окисляемого субстрата серобактерии использую сероводород:

При недостатке сероводорода сера окисляется в серную кислоту:

Серобактерии долгое время относились к автотрофным организмам. В последнее время появились сведения о том, что для синтетических процессов серобактериям необходимы органически вещества, хотя отдельные виды удается культивировать на минеральной среде. Для своего развития серобактерии нуждаются в присутствии сероводорода, концентрация которого не должна превышать 40 мг/л. В то же время им необходим кислород для окислительных процессов. По этой причине в природных условия они развиваются в основном в проточных водоемах, где есть и сероводород, и кислород.

Серобактерии—постоянные обитатели очистных сооружений особенно много их на биофильтрах, очищающих сточные воды, загрязненные белком или другими серосодержащими продуктами

© 2015-2019 vseobiology.ru | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

Заказать курсовую скидка 15%

^ Наверх