硝化作用と脱窒菌の違い
重要な違い - 硝化菌と脱窒菌
窒素は生物にとって必須の栄養素であり、生物に利用されるためには、有効な窒素のバランスとリサイクルが非常に重要である。窒素は天然の二原子状態で存在し（N2）、その生物学的機能から植物に取り込まれることはない。固定された二原子窒素を硝酸塩と亜硝酸塩に酸化することを硝化といい、これは通常、固定された形の窒素を利用することができるバクテリアによって行われる。大気中の窒素バランスを維持するためには、硝酸塩と亜硝酸塩が細菌種によって二原子窒素に還元されるという循環的なメカニズムで二原子窒素が生成される必要があります。このプロセスは脱窒と呼ばれています。そのため、この2つのプロセスに関与する細菌を硝化細菌と脱窒細菌と呼んでいる。硝化細菌と脱窒細菌の大きな違いは、硝化細菌は活性アンモニアを硝酸塩と亜硝酸塩に酸化することができるのに対し、脱窒細菌は硝酸塩と亜硝酸塩を自然に存在する二原子形態の窒素に還元することができる点である。
カタログ
1.概要と主な違い 2.硝化細菌とは 3.脱窒細菌とは 4.硝化細菌と脱窒細菌の類似点 5.横並び比較～硝化細菌と脱窒細菌のリスト形式 6.まとめ
硝化細菌は何ですか？
硝化細菌は化学的に好気性の細菌で、土壌中のNH3を酸化して硝酸塩や亜硝酸塩にする。土壌中のNH3は、NH4+イオンの形で存在する。完全な硝化は2つのプロセスで行われ、まずNH3が亜硝酸塩（NO2-）に酸化され、次に植物が使用する硝酸塩（NO3-）に酸化される。
- nh4+ + o2 no2- + h+ + h2o
- NO2-+ O2 NO3-図01：窒素のサイクル
第一硝化反応を行う硝化細菌には、プロテオバクテリアのβ亜綱に属するニトロソモナスやニトロスピラなどがあります。硝化過程の第2反応を行い、硝酸塩を生産することができる細菌としては、Proteobacteriaのα亜綱に属するNitrosomonasが挙げられる。
脱窒菌は何ですか？
脱窒菌は化学的に好気性または嫌気性の細菌で、硝酸塩や亜硝酸塩をガス状の窒素に還元する。主に二原子窒素（N2）と亜酸化窒素（N2O）の2種類がある。この過程で、大気中の窒素が正常な濃度に再生されるのです。脱窒反応は下図のようになります。
NO3-→NO2-→NO+N2O→N2(g)
図02：窒素の除去
脱窒に関与する分生嫌気性細菌はThiobacillus denitrificansとMicrococcus denitrificansで、Pseudomonas denitrificansは好気性脱窒細菌である。
硝化作用と脱窒菌の共通点
- 硝化脱窒細菌は化学的に独立栄養である。
- そのほとんどが土壌由来の細菌です。
- 両グループは、生物圏の窒素のバランス維持に関与している
- 硝化細菌、脱窒細菌ともに硝化反応、脱窒反応を触媒する酵素を持つ
- 硝化菌、脱窒菌ともに工業的に利用されている。
硝化作用と脱窒菌の違い
| 硝化細菌と脱窒細菌 | |
| 硝化細菌は、土壌中のアンモニウムを植物が利用できる硝酸塩に酸化することができる細菌です。 | 脱窒細菌とは、硝酸塩や亜硝酸塩を亜酸化窒素や二原子窒素などの気体に還元する能力を持つ細菌種。 |
| 反応型 | |
| 硝化は酸化反応である。 | 脱窒は還元反応である。 |
| 形成された製品 | |
| 硝化細菌は硝酸塩や亜硝酸塩を生成する。 | 脱窒菌は亜酸化窒素や二原子窒素を生成する。 |
| 反応前駆体 | |
| 硝化細菌はアンモニアやアンモニウムイオンを利用する。 | 脱窒細菌は、硝酸塩や亜硝酸塩を前駆体として利用する。 |
| 酸素要求量 | |
| 硝化菌の多くは好気性です。 | 脱窒細菌には好気性のものと一部嫌気性のものがある。 |
| 産業用 | |
| 硝化細菌は窒素肥料として利用される。 | 脱窒菌は、窒素を含む排水を分解するために排水管理システムで使用されています。 |
概要 - 硝化作用 vs. 脱窒菌
窒素循環は、自然界で最も重要な生物地球化学的サイクルの一つであり、大気中の窒素をさまざまな化学形態に変換し、生物が利用できるようにするものである。硝化とは、土壌中にアンモニウムの形で存在する窒素を硝酸塩と亜硝酸塩に変換し、生物への窒素の利用率を高める酸化プロセスである。脱窒の際、亜硝酸塩と硝酸塩は気体状態（二原子窒素と亜酸化窒素）に還元される。これが硝化菌と脱窒菌の違いです。どちらのプロセスも、微生物、特に化学石器栄養細菌が関与しているため、生物学的に好ましいものです。これらの細菌は現在、農業や環境バイオテクノロジーの分野で産業的に重要であると考えられています。そのため、バイオテクノロジーの分野でも研究テーマとして期待されている。
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引用
1 セブロン、オリー、ティエリー・バーンズ、ジョゼット・ガルニエ。"セーヌ川下流域と河口域における硝化と硝化細菌(フランス)".応用・環境微生物学。米国微生物学会、2003年12月。レティキュラータこちらから入手可能です 2017年8月1日 takaya, Naoki, Maria Antonina B. Catalan Sakairi, Yasushi Sakaguchi, Isao Kato, Zhemin Zhou and Hirofumi Shoun. "Production of low levels of the好気性脱窒菌による亜酸化窒素」、Applied and Environmental Microbiology.米国微生物学会、2003年6月。レティキュラータこちらから入手できます 2017.8.1 2Takaya, Naoki, Maria Antonina B. Catalan Sakairi, Yasushi Sakaguchi, Isao Kato, Zhemin Zhou and Hirofumi Shoun. "Production of low levels of.好気性脱窒菌による亜酸化窒素」、Applied and Environmental Microbiology.米国微生物学会、2003年6月。網膜のこと。
- 2020-10-20 18:48 に公開
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- 分類：科学
