افتح القائمة الرئيسية

نترجة في الكيمياء و علم الأحياء (بالإنجليزية: Nitrification) هي عملية أكسدة الأمونيا NH3وتحويلها إلى نترات (NO3) عن طريق نوع من البكتيريا. وهذا التفاعل يتم على مرجلتين : في العملية الأولي تتأكسد الأمونيا إلى نتريت ، ثم يتأكسد النتريت الناتج إلى نترات . وكلا العمليتان تمد البكتيريا القائمة بتلك العمليتين بالطاقة للنمو والقيام بوظائفها الحيوية الأخرى .

تلعب النترجة دورا هاما في دورة النتروجين في الطبيعة حيث أنها تحول الأمونيا الناتجة من موت الكائنات الحية إلى نترات . بذلك تحصل النباتات على غذائها من مواد تحتوي على النيتروجين والمعادن .

كان أول من بحث في موضوع النترجة الباحث "سرجيي فينوجرادسكي" وتبين له أن النترجة هي عملية مركزة تقوم بها عدة من أنواع البكتيريا. وقام بوصف تلك العمليات في منشوراته العلمية [1][2] عن النترجة وتفاعلاتها المتتابعة ، كما استطاع تحديد أنواع البكتيريا المشتركة في تلك العمليات. فكان أول من حدد أنواع البكتيريا المشتركة ، كما ابتكر السابقة "نتروزو " -Nitroso كتعبير يرتبط بنوع تلك الفصائل من البكتيريا التي وصف بها الجزء الأول من عملية النترجة. واما الفصائل المشتركة في الجزء الثاني من العملية فأعطاها السابقة " نيترو " -Nitro في اسم البكتيريا.

الجزء الأول من التفاعلعدل

يتكون التفاعل الأول من تأكسد الأمونيا بالأكسجين فينتج نتريت طبقا للمعادلة 1 . في الظروف العادية لدرجة الحرارة والضغط ، يطلق كل 1 مول من الأمونيا طاقة قدرها 235 kJكيلو جول ، طبقا لمعادلة الطاقة الحرة

 ΔG°' = −235 kJ/mol.
معادلة 1  :

 

في هذا التفاعل تتـأكسد الأمونيا إلى نتريت NO2 .

نوع البكتيريا التي تقوم بتلك العملية الأولى تسمى "بكتيريا تؤكسد الأمونيا" أو "نتريت بكتيريا" . كل تلك الفصائل تجرى عملياتها في الهواء . ومن ضمنها أنواع البكتيريا التي تقوم بتلك العملية الأولى ، تحمل في أول اسمها السابقة -Nitroso:

  • نتروزوموناس Nitrosomonas
  • نتروزوسبيرا Nitrosospira
  • نتروزوفيبريو Nitrosovibrio
  • نتروزولوبوس Nitrosolobus
  • نتروزوكوكوس Nitrosococcus

ويتأكسد الأمونيوم بواسطة جزيئات الأكسجين على خطوتين . الخطوة الأولى )المعادلة 2) يتحول الأممونيا إلى هيدروكيلامين بواسطة إنزيم أمونيوم أوكسيجينيز (AMO) . خلال هذا التفاعل يكتسب جزيء الهيدروكسيلامين أحد ذرات الأكسجين من جزيء الأكسجين ، وتختزل ذرة الأكسجين الباقية في الماء . وفي الخطوة الثانية (المعادلة 3) يتأكسد الهيدروكسيلامين إلى نتريت . من تأكسد 4 مول من الهيدروكسيلامين واكتساب إلكترونات (معادلة 2) يستخدم منها 2 مول إلكترونات للتفاعل 1 .

Gleichung 2:

 

في هذا التفاعل تتأكسد الأمونيا NH_3 إلى هيدروكيلامين NH_2OH وماء H_2O.

Gleichung 3:

 

Gleichung 4:

 

هذا التفاعل ينتج ماء .

الجزء الثاني من التفاعلعدل

في الجزء الثاني من التفاعل يتأكسد النتريت بجزيء أكسجين منتجا نترات . ينتج من هذا التفاعل طاقة قدرها 76 كيلو جول/مول تحت الظروف العادية لدرجة الحرارة والضغط ، (تغير الطاقة الحرة ΔG°' مقداره −76 kJ/mol).

المعادلة 5:

 

يحفز ذلك التفاعل بواسطة إنزيم نتريأكسيديز Nitritoxidase .

وتسمى البكتيريا التي تقوم بالجزء الثاني من التفاعل "بكتيريا تؤكسد النتريت " أو " بكتيريا نترات" . كل انواعها تلك الفصيلة ما عدا "نتروباكير" تتفاعل في الهواء . فصائل البكتيريا التي تنتج نترات يسبق اسمها سابقة -Nitro ، وينتمي إليها:

التفاعل بالكاملعدل

يؤدي جزئي التفاعل (معادلة 1 ومعادلة 5 ) إلى التفاعل الكلي:

المعادلة 6:

 

تحت الظروف المعتادة لدرجة الحرارة (25 درجة مئوية) والضغط (1 ضغط جوي) ينتج من هذا التفاعل حرارة (طاقة) قدرها 311 kJ لكل مول أمونيا . (التغير في الطاقة الحرة ΔG°' يبلغ −311 كيلو جول/مول. ).

توجد نوعي البكتيريا بنفس الاعداد تقريبا تحت الظروف العادية من بكتيريا تؤكسد الأمونيا وبكتيريا تؤكسد النتريت بحيث لا يتراكم النتريت في الطبيعة .

المراجععدل

  1. ^ S. Winogradsky: Recherches sur les organismes de la nitrification. In: Annales de l'Institut Pasteur Bd. 4, 1892, S. 213-231, 257-275 und 760-771.
  2. ^ S. Winogradsky: Contributions á la morphologie des organismes de la nitrification. In: Archives des sciences biologiques St. Petersburg Bd. 1, 1892, S. 88-137.

اقرأ أيضاعدل