- Анаэробное окисление аммония
-
Анаэробное окисление аммония, anammox — биохимический процесс окисления иона аммония нитрит-анионом в анаэробных условиях. Служит источником энергии для фиксации углекислого газа. Описан у следующих родов бактерий: Brocadia, Kuenenia, Anammoxoglobus, Jettenia, Scalindua. Все они относятся к планктомицетам.
Процесс был открыт в 1986 году. Сейчас создана новая технология очистки сточных вод от соединений азота с помощью осуществляющих анаэробное окисление аммония бактерий. В Роттердаме (Нидерланды) построена и запущена первая очистная станция на её основе. Важными достоинствами данной технологии являются уменьшение выбросов CO2 в атмосферу на 85-90% по сравнению с традиционными методами, а также относительная дешевизна.
Биохимия процесса
Общее уравнение реакций анаэробного окисления аммония:
- NH4+ + NO2− → N2 + 2H2O.
У осуществляющих процесс бактерий имеется большая вакуоль, занимающая до 2/3 объёма клетки и называемая анаммоксисома.
Первым этапом является восстановление нитритов при участии нитритредуктазы до NO. Затем ферментом гидразингидролазой NO восстанавливается аммонием до гидразина (N2H4). Анаэробное окисление аммония — единственный биологический процесс, в ходе которого образуется гидразин. Впоследствии фермент гидразиноксидоредуктаза окисляет гидразин до N2. Окислителем при этом служит новый нитрит-анион, восстанавливающийся в первой стадии. Электроны к нему переносятся по короткой электронтранспортной цепи, локализованной в мембране анаммоксисомы. Перенос сопровождается транспортом через мембрану протонов водорода, полученный трансмембранный потенциал используется АТФ-синтазой для образования АТФ.
Бактерии, осуществляющие процесс, автотрофны, фиксация CO2 производится у них по ацетил-КоА-пути. Их скорость роста крайне низка: на удвоение биомассы уходит около двух недель.
Условия протекания реакций
Ферменты анаэробного окисления аммония функционируют при температурах от 6 до 43 °C и pH от 6,7 до 8,3 с оптимумом 8,0. В оптимальных условиях скорость процесса может достигать 55 мкМоль NH4+ на грамм гидразингидролазы в минуту. Окисление аммония ингибируется кислородом при достижении его концентрации всего в 0,5% от атмосферной.
См. также
Категории:- Биологический цикл азота
- Анаэробное дыхание
- Хемосинтез
Wikimedia Foundation. 2010.