Fosfor Döngüsü ve Mikrobiyolojisi
Fosfor hücrelerin çekirdeklerinde ve sitoplazmalarında bulunan DNA ve RNA’nın temel yapı taşlarından biridir.
İnorganik P: çözünmez inorganik P bileşikleri bitkilere büyük ölçüde yarayışsız durumdadır. Fakat birçok mikroorganizma fosfatları çözerek yarayışlılığını arttırabilir. Bu tür bakteriler çoğunlukla kök yüzeyi üzerinde yaygındırlar. Pseudomonas, Mycobacterium, Micrococcus, Bacillus, Flavobacterium, Penicillum, Sclerotium, Fusarium, Aspergillus gibi birçok tür çevrimde aktif rol oynar. Bu mikroorganizmalar Ca3(PO4)2, apatit veya benzeri çözünmez maddeleri ana fosfat kaynağı olarak kullanırlar. Organizmalar çözünen fosforu sadece özümlemez aynı zamanda büyük miktarlarda çevrim yaptıklarından yarayışlı fosforu serbest bırakırlar. Çözünmez fosfor bileşiklerinin çözünmesinde mikroorganizmaların ürettikleri organik asitler de etkili olur. Amonyum ve kükürt oksitleyen kemoototrofların oluşturduğu nitrik ve sülfürik asit de önemli rol oynar. Su faktörü de fosfatın çözünürlüğünde etkendir.
Organik fosforun mineralizasyonu: bitki dokusunda bağlı bulunan fosforun mineralizasyonunda birçok bakteri, mantar ve aktinomiset etkili olur. Organik fosfor doğal ortamlarda işlenen alanlara göre daha hızlı olur ve serbest kalan P miktarı daha fazladır. Sıcaklık mineralizasyonu hızlandırır. Genel mikrobiyal koşullar için uygun olan pH yarayışlı duruma geçirilen P miktarını artırır. Organik substratlardaki fosforu açığa çıkaran enzimler genel olarak fosfatazlar olarak bilinir. Örn: Fitaz enzimi fitik asitten veya onun Ca-Mg tuzlarından fosfatları serbest hale getirir. Aspergillus, Penicillum, Rhizopus, Cuninghamella, Arthrobacter, Streptomyces, Pseudomonas ve Bacillus türleri bu enzimi sentezleyebilir.
Fosforun mikrobiyal nükleik asitlere, fosfolipit veya diğer protoplazmik maddelere özümlenmesi, bu elementin kullanılabilir olmayan formlar halinde birikmesine yol açar.
Fosfor da azot gibi hem mineralize hem de immobilize edilen bir elementtir. Bu nedenle ayrışan bitki kalıntılarının P kapsamı, sorumlu populasyonun besin maddesi gereksinimi tarafından kontrol edilir.
Toprakta Kükürt Döngüsü ve Mikrobiyolojisi
Kükürt organizmaların gelişmesi ve aktivitesi için esas elementlerden biridir. Bazı aminoasitlerin yapısına girmesi nedeniyle birçok proteinin yapısında bulunur. Toprakta bulunuşu atmosferden, kayaç ayrışmasından, gübreler, pestisitler ve sulama sularından kaynaklanır.
Topraklarda sülfid (element S), sülfit (SO3-2), tetratiyonat (S4O6-2)ve sülfat (SO4-2) başlıca inorganik kükürt formlarıdır. Organik kükürt formları ise sülfatlar ve C-S bağlarıdır. Topraklardaki sülfat iyonları çok fazla çeşitlilik gösterir. Örn: kolay çözünür SO4-2, çözünmez SO4-2 kalsiyum karbonatla birlikte çökmüş veya kristalize olmuş SO4-2.
SO4-2 (sülfat)’ün H2S’e redüksiyonu esas olarak anaerob bakterilerce gerçekleştirilir. Desulfovibrio ve Desulfotomaculum bu olayı gerçekleştirir. Sülfat redükleyen bakterilerin bir grubu organik karbonu ve enerji kaynaklarını tam olarak CO2’e oksitleyemez. Örn: Desulfovibrio ve Desulfotomaculum türleri. Bir diğer grup ise organik karbonu tümü ile CO2’e oksitleyen organizmalardan oluşur. Bu grupta mikrobiyal çeşitlilik daha fazladır. Örn: Desulfobacter, Desulfococcus, Desulfosarcina ve Desulfonema gibi.
İndirgenmiş kükürt bileşiklerinin küçük ölçekte abiyotik oksidasyonu olabilmekte ise de bu olayda mikrobiyal reaksiyonlar esas olarak başattır.
Toprakta kükürt oksidasyonuna katılan mikroorganizma grupları:
1. Kemolitotrof bakteriler: Thiobacillus
2. Fotoototrof bakteriler: Mor ve yeşil kükürt bakterileri
3. Heterotrof bakteriler: Geniş bir bakteri ve mantar grubu
Aerob toprakların çoğunda 1. ve 2. grup organizmalar çoğunluk indirgenmiş S bileşiklerinin oksidasyonundan sorumludur. Fototrof bakteriler çeltik rizosferinde sülfidleri oksitleyen başat organizmalardır.
Çeşitli Thiobacillus türleri dışında, substrat üzerinden kayarak hareket edebilen S oksitleyici bakteriler belirlenmiştir. Bunların en önemlisi Beggiota türüdür. Bu bakteri çeltik kök bölgesinde sülfid oksidasyonuna iştirak eder. Chromatium ve Chlorobium gibi fototrof bakteriler de çeltik tarlalarındaki sülfid oksidasyonunda önemli rol oynarlar. Sıcak ve asit koşullu topraklarda Sulfolobus, su baskını altındaki ağaçlık alanlarda Thiospira, Thiomicrospira ve Macromonas gibi S oksitleyen kemolitotrof bakteriler yaygındır.
Pseudomonas aeruginosa gibi heterotrof bakteriler bir seri kükürt bileşiğini oksitleyebilmektedir. Aktinomisetlerde S oksidasyonu yapma yeteneğindedir. Rhodotorula gibi bazı mayalar ve geniş mantar grubu ve diğer heterotroflar kükürdün elementel ve redükte formlarını oksitleme yeteneğindedir.
Kükürt oksidasyonu en uygun mezofilik koşullarda gerçekleşmekte olup optimal nem koşulları tarla kapasitesidir. Alkali topraklarda S oksidasyonu daha hızlı gerçekleşmektedir.
Toprakta demir sülfürlerin oksidasyonu hem kimyasal hem de mikrobiyal (Thiobacillus ferrooxidans) olaylarla gerçekleşir. Organik kükürdün mineralizasyonu da esasen mikrobiyal aktivite ile gerçekleştirilir. Burada çeşitli sülfataz enzimleri rol oynar. Kükürt döngüsü içinde aktivite gösteren iki önemli enzim arilsülfataz ve rodonaz enzimleridir. Sülfatazlar sülfürik asit esterlerini hidroliz eden enzimlerdir.
Rodonaz aktivitesi, (S2O3-2) tiyosülfatın dönüşümünde etkilidir.
Toprakta Demir’in Mikrobiyal Döngüsü
Demir yer kabuğunun ana bileşenlerinden olmasına ve birçok karasal habitatta yaygın bulunmasına karşın çoğunlukla bitki kullanımı için yarayışsız formda bulunması nedeniyle noksanlığı görülen bir mikro besin maddesidir.
Mikroorganizmalar demiri çok ayrımlı birkaç yoldan çeşitli formlara dönüştürürler:
a. Bazı bakteriler ferro demiri (Fe++) feri düzeyine oksitler. Bu formdaki demir ferrikhidroksit şeklinde çökelir.
b. Birçok heterotrofik türler çözünür organik demir tuzları etkiler ve demir az çok çözünür inorganik form halinde çözelti fazında çökelir.
c. Mikroorganizmalar çevrelerindeki oksidasyon-redüksiyon potansiyelini değiştirirler, redoks potansiyelinin azalması yüksek düzeyde çözünür feri bileşiklerinden ferro bileşiklerinin oluşumuna yol açar.
d. Mikroorganizmalar çeşitli asitler üretmek suretiyle toprağın asitliğinin artmasına bu da demirin çözelti fazına geçmesine neden olur.
e. Anaerob koşullarda sülfat ve organik kükürt bileşiklerinden sülfürler oluşur. Bu durumda çözünür fazdaki demir, ferro sülfür halinde çözeltiden ayrılır.
f. Mikroorganizmalar tarafından bazı organik asitler ve diğer karbonlu bileşiklerin serbest bırakılması, çözünür organik demir komplekslerinin oluşumunu etkiler (b’dekinin aksine).
Böylelikle doğada demir oksitleyen bakteriler, organik bileşiklerin ayrışmasıyla etken olan heterotrofların aktivitesi, algler, tarafından O2’nin serbest bırakılması, alkali reaksiyonların etkileri gibi aktiviteler sonucunda demir çökelebilir. Bunun tersi olarak asit oluşumu bazı organik bileşiklerin sentezi veya redükte koşulların yaratılmasıyla çözünürlük artabilir. Ferro iyonlar pH 5’in altında başat iken ferik iyonlar pH 6’nın üstünde bulunurlar. Diğer taraftan redoks potansiyeli 0.2 voltun altına indiğinde demir iyonlarının çoğu ferro durumunda bulunur. Elektro potansiyel 0.3 volttan fazla olduğunda ferik iyonlar başat duruma geçer. Pirit olarak bilinen demir sülfürün oksitlenmesinde Thiobacillus ferrooxidans bakterileri rol oynar. Bu bakteri sülfür yataklarından demirin serbest kalmasını sağlar. Toprakta önemli miktarda demir organik kompleksler halinde bağlı bulunur. Bunların ayrışmasında Pseudomonas, Bacillus, Serratia, Actinobacter, Klebsiella, Mycobacterium ve Corinebacterium ile Nocardia ve Streptomyces gibi mantarlar da rol alır.
Gönderi: Zahide
Mikrobiyoloji
-
Antibiyotiklerin Etki Mekanizmaları Nelerdir?
-
Azot oksit
-
Petri Kutusunda Agarlı Besiyeri Hazırlanması
-
Tüpde Agarlı Besiyerlerinin Hazırlanması
-
Besiyeri Hazırlarken Dikkat Edilecek Hususlar Nelerdir ?
-
Dehidre Besiyerleri Nedir?
-
Besiyerinin Sahip Olması Gereken Özellikler
-
Besiyeri hazırlanmasında kullanılan maddeler nelerdir ?
-
Besiyerlerin Sınıflandırılması Nasıl Yapılır ?
-
Besiyerinin Tanımı ve Kullanım Amaçları Nelerdir ?
-
Pseudomonas Cinsine ait Türler
-
Veba - Yersinia Pestis
-
Tularemi - Francisella tularensis
-
Şarbon - Bacillus anthracis Enfeksiyonu
-
Bruselloz - Brucella spp