АНАММОКС БАКТЕРIЇ – УНІКАЛЬНІ МІКРООРГАНІЗМИ КРУГООБІГУ АЗОТУ

М. М. Чабан, В. О. Iваниця

Анотація


Наведено дані щодо мікроорганізмів із здатністю до ANAMMOX процесу, які беруть участь у циклі кругообігу азоту в природі. Ці унікальні мікроорганізми є представниками філюму Planctomycetes. Описано будову клітини анаммокс бактерій, що здатні в анаеробних умовах використовувати амоній і нітрит для генерації енергії завдяки наявності у них специфічної органели – анаммоксосоми. Розглянуто біохімічний цикл перетворень амонію і нітриту з виділенням молекулярного азоту завдяки наявності в мембрані анаммоксосоми ладдеран ліпідів. Відображено значення анаммокс організмів у кругообігу азоту в природі та значення цих організмів для біотехнології очистки стічних вод від великих концентрацій амонію при незначних енергозатратах.

Ключові слова


анаммокс бактерії; систематика; будова; анаммоксосома; метаболізм; очистка стічних вод

Повний текст:

PDF

Пристатейна бібліографія ГОСТ


Boumann H.A., Hopmans E.C., van de Leemput I., Op den Camp H.J., van de Vossenberg J., Strous M., Jetten M.S., Sinninghe Damsté J.S., Schouten S. Ladderane phospholipids in anammox bacteria comprise phosphocholine and phosphoethanolamine headgroups // FEMS Microbiol. Lett. – 2006. – 258. – Р. 297–304.

Broda E. Two Kinds of Lithotrophs Missing in Nature // Allg. Mikrobiol. – 1977. – 17. – Р. 491–493.

Guven D., Dapena A., Kartal B., Schmid M.C., Maas B., Katinka van de Pas-Schoonen, Sozen S., Mendez R., Huub J.M. Op den Camp, Mike S.M. Jetten, Strous M., Schmidt I. Propionate oxidation by and methanol inhibition of anaerobic ammonium-oxidizing bacteria // Appl. Environ. Microbiol. – 2005. – 71. – P. 1066–1071.

Jetten M.S.M., Strous M., van de Pas-Schoonen K.T., Schalk J., van Dongen U.G.J.M., van de Graaf A.A., Logemann S., Muyzer G., van Loosdrecht M.C.M. and Kuenen J.G. The anaerobic oxidation of ammonium // FEMS Microbiol. Rev. – 1998. – 22. – P. 421–437.

Jetten M.S.M., Sliekers O., Kuypers M., Dalsgaard T., van Niftrik L., Cirpus I., van de Pas-Schoonen K., Lavik G., Thamdrup B., Le Paslier D., Op den Camp H.J.M., Hulth S., Nielsen L.P., Abma W., Third K., Engstrom P., Kuenen J.G., Jшrgensen B.B., Canfield D.E., Sinninghe Damste J.S., Revsbech N.P., Fuerst J., Weissenbach J., Wagner M., Schmidt I., Schmid M. and Strous M. Anaerobic ammonium oxidation by marine and freshwater planctomycete-like bacteria // Appl. Microbiol. Biotechnol. – 2003. – 63. – P. 107–114.

Kartal B., Kuypers M.M.M., Lavik G., Schalk J., Huub J.M. Op Den Camp, Jetten M.S.M., Strous M. Anammox bacteria disguised as denitrifiers: nitrate reduction to dinitrogen gas via nitrite and ammonium // Environ. Microbiol. – 2007. – 9. – P. 635–642.

Kartal B., Rattray J., van Niftrik L.A., van de Vossenberg J., Schmid M.C., Webb R.I., Schouten S., Fuerst J.A., Damsté J.S., Jetten M.S., Strous M. Candidatus ‘‘Anammoxoglobus propionicus’’ a new propionate oxidizing species of anaerobic ammonium oxidizing bacteria // Syst. Appl. Microbiol. – 2007. – 30. – P. 39–49.

Koenneke M., Bernhard A.E., de la Torre J.R., Walker C.B., Waterbury J.B., Stahl D.A. Isolation of an autotrophic ammonia-oxidizing marine archaeon // Nature – 2005. – 437. – P. 543–546.

Kuypers M.M.M., Sliekers A.O., Lavik G., M. Schmid B.B., Jшgensen J.G., Kuenen J.S., Sinninghe Damsteґ, Strous M., Jetten M.S.M. Anaerobic ammonium oxidation by anammox bacteria in the Black Sea // Nature – 2003. – 422. – P. 608–611.

Lindsay M.R., Webb R.I., Strous M., Jetten M.S.M., Butler M.K., Forde R.J., Fuerst J.A. Cell compartmentalisation in planctomycetes: novel types of structural organisation for the bacterial cell // Arch. Microbiol. – 2001. – 175. – P. 413–429.

Lam P., Jensen M.M., Lavik G., McGinnis D.F., Muller B., Schubert C.J., Amann R., Thamdrup B., Kuypers M.M.M. Linking crenarchaeal and bacterial nitrification to anammox in the Black Sea // Proc. Natl Acad. Sci. USA. – 2007. – 104. – P. 7104–7109.

Mulder A., A.A. van de Graaf, Robertson L.A., Kuenen J.G. Anaerobic ammonium oxidation discovered in a denitrifying fluidized bed reactor // FEMS Microbiol. Ecol. – 1995. – 16. – Р. 177–184.

Rosswall T. The Biogeochemical Nitrogen Cycle, ed. G. Likens. Some Perspectives of the Major Biogeochemical Cycles, SCOPE (Scientific Committee on Problems of the Environment) 17, (New York: John Wiley & Sons, 1981), 25–49.

Schmid M., Twachtmann U., Klein M., Strous M., Juretschko S., Jetten M.S. M., Metzger J., Schleifer K.-H., Wagner M. Molecular evidence for genus level diversity of bacteria capable of catalyzing anaerobic ammonium oxidation // Syst. Appl. Microbiol. – 2000. – 23. – Р. 93–106.

Schmid M., Walsh K., Webb R., Rijpstra W.I.C., K.T. van de Pas- Schoonen, Verbruggen M.J., Hill T., Moffett B., Fuerst J., Schouten S., J.S. Sinninge Damste´, Harris J., Shaw P., Jetten M.S.M., Strous M. Candidatus“Scalindua brodae,” sp. nov., Candidatus “Scalindua wagneri,” sp. nov.: two new species of anaerobic ammonium oxidizing bacteria. Syst. Appl. Microbiol. – 2003. – 26. – Р. 529–538.

Schouten S., Strous M., Kuypers M.M.M., Rijpstra W. Irene C.,1 Baas M., Schubert Carsten J., Jetten M.S.M., Damsté Jaap S. Sinninghe Stable carbon isotopic fractionations associated with inorganic carbon fixation by anaerobic ammonium-oxidizing bacteria // Appl. Environ. Microbiol. – 2004. – 70. – Р. 3785–3788.

Sinninghe Damste J.S., Strous M., Rijpstra W.I.C., Hopmans E. C., Geenevasen J.A.J., van Duin A.C.T., van Niftrik L.A., Jetten M.S.M. Linearly concatenated cyclobutane lipids form a dense bacterial membrane // Nature. – 2002. – 419. – Р. 708–712.

Sinninghe Damst´e J.S., Rijpstra W.I., Strous M., Jetten M.S.M., David O.R.P., Geenevasen J.A.J, van Maarseveen J.H. A mixed ladderane/nalkyl glycerol diether membrane lipid in an anaerobic ammonium-oxidizing bacterium // Chem Commun. – 2004. – Р. 2590–2591.

Strous M., Heijnen J.J., Kuenen J.G., Jetten M.S.M. The sequencing batch reactor as a powerful tool for the study of slowly growing anaerobic ammonium-oxidizing microorganisms // Appl. Microbiol. Biotechnol. – 1998. – 50. – Р. 589–596.

Strous M., Fuerst J.A., Kramer E. H. M., Logemann S., Muyzer G., van de Pas-Schoonen K.T., Webb R., Kuenen J.G., Jetten M.S.M. Missing lithotroph identified as new planctomycete // Nature. – 1999. – 400. – Р. 446–449.

Strous M., Pelletier E.S., Mangenot T., Rattei A., Lehner M.W., Taylor M., Horn H., Daims D., Bartol-Mavel P., Wincker V., Barbe N., Fonknechten D., Vallenet B., Segurens C., Schenowitz-Truong C., Me´digue A., Collingro B., Snel B.E., Dutilh H.J.M. Op den Camp, van der Drift C., Cirpus I., van de Pas-Schoonen K.T., Harhangi H.R., van Niftrik L., Schmid M., Keltjens J., van de Vossenberg J., Kartal B., Meier H., Frishman D., Huynen M.A., Mewes H.-W., Weissenbach J., Jetten M.S.M., Wagner M., Le Paslier D. Deciphering the evolution and metabolism of an anammox bacterium from a community genome // Nature. – 2006 – 440. – Р. 790–794.

Van de Graaf A., Mulder A, de Bruijn P, Jetten M.S.M., Roberston L.A, Kuenen J.G. Anaerobic oxidation of ammonium is a biologically mediated process // Appl Environ Microbiol. – 1995. – 61. – Р. 1246–1251.

Van de Graaf A., de Bruijn P, Roberston L.A., Jetten M.S.M., Kuenen J.G. Autotrophic growth anaerobic ammonium-oxidizing micro-organims in a fluidized bed reactor // Microbiology. – 1996. – 142. – Р. 2187–2196.

Van de Graaf A., de Bruijn P, Roberston L.A., Jetten M.S.M., Kuenen J.G. Metabolic pathway of anaerobic ammonium oxidation on the basis of 15N studies in a fluidized bed reactor // Microbiology. – 1997. – 143. – Р. 2415–2421.

Van der Star W.R.L., Abma W. R., Blommers D., Mulder J.W., Tokutomi T., Strous M., Picioreanu C., Van Loosdrecht M.C.M., Startup of reaction for anoxic ammonium oxidation: Experiences from the first full-scale Anammox reactor in Rotterdam // Wat. Res. – 2007. – 41. – Р. 4149–4163.

Van Dongen U., Jetten M.S.M., Van Loosdrecht M.C.M., The SHARON-Anammox process for treatment of ammonium rich wastewater // Water Sci.Technol. – 2001. – 44. – 1. – P. 153–160.

Van Niftrik L.A., Fuerst J.A., Sinninghe Damsté J.S., Kuenen J.G., Jetten M.S., Strous M. The anammoxosome: an intracytoplasmic compartment in anammox bacteria // FEMS Microbiol. Lett., – 2004. – 233. – Р. 7–13.

Van Niftrik L.A., Geerts W.J.C., Van Donselaar E.G., Humbel B.M., Webb R.I., Fuerst J.A., Verkleij Arie J., Jetten M.S.M., Strous M. Linking ultrastructure and function in four genera of anaerobic ammonium-oxidizing bacteria: cell plan, glycogen storage and localization of cytochrome c proteins // J. Bacteriol., – 2007. – 190. – Р. 708–717.

Ward N.L., Rainey F.A., Hedlund B.P., Staley J.T., Ludwig W., Stackebrandt E. Comparative phylogenetic analyses of members of the order Planctomycetales and the division Verrucomicrobia: 23S rRNA gene sequence analysis supports the 16S rRNA gene sequence-derived phylogeny // Int. J. Syst. Evol. Microbiol., – 2000. – 50. – Р. 1965–1972.





DOI: https://doi.org/10.18524/2307-4663.2011.4(16).93526

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2076-0558 (Print); 2307-4663 (Online)