Las bacterias nitrificantes son organismos quimiolitotróficos que incluyen especies de géneros como Nitrosomonas , Nitrosococcus , Nitrobacter , Nitrospina , Nitrospira y Nitrococcus . Estas bacterias obtienen su energía de la oxidación de compuestos nitrogenados inorgánicos . [1] Los tipos incluyen bacterias oxidantes de amoníaco ( AOB ) y bacterias oxidantes de nitrito ( NOB ). Muchas especies de bacterias nitrificantes tienen sistemas de membranas internas complejas que son la ubicación de enzimas claveen la nitrificación : amoníaco monooxigenasa (que oxida el amoníaco a hidroxilamina ), hidroxilamina oxidorreductasa (que oxida la hidroxilamina a óxido nítrico , que luego se oxida a nitrito por una enzima actualmente no identificada) y nitrito oxidorreductasa (que oxida el nitrito a nitrato ). [2]
Las bacterias nitrificantes están presentes en distintos grupos taxonómicos y se encuentran en mayor número donde hay cantidades considerables de amoníaco (como áreas con una descomposición extensa de proteínas y plantas de tratamiento de aguas residuales). [3] Las bacterias nitrificantes prosperan en lagos, arroyos y ríos con altas entradas y salidas de aguas residuales, aguas residuales y agua dulce debido al alto contenido de amoníaco.
La nitrificación en la naturaleza es un proceso de oxidación de dos pasos de amonio ( NH + 4 ) o amoníaco ( NH 3 ) a nitrito ( NO - 2 ) y luego a nitrato ( NO - 3 ) catalizado por dos grupos bacterianos ubicuos que crecen juntos. La primera reacción es la oxidación de amonio a nitrito por bacterias oxidantes de amoníaco (AOB) representadas por miembros de Betaproteobacteria y Gammaproetobacteria . Otros organismos capaces de oxidar el amoníaco son Archaea ( AOA ). [4]
La segunda reacción es la oxidación de nitrito ( NO - 2 ) a nitrato por bacterias oxidantes de nitrito (NOB), representadas por los miembros de Nitrospinae , Nitrospirae , Proteobacteria y Chloroflexi . [5] [6]
Este proceso de dos pasos fue descrito ya en 1890 por el microbiólogo ruso Sergei Winogradsky .
La oxidación de amoníaco en la nitrificación autotrófica es un proceso complejo que requiere varias enzimas así como oxígeno como reactivo de alta energía libre. Las enzimas clave necesarias para liberar la energía del oxígeno durante la oxidación del amoníaco a nitrito son la amoníaco monooxigenasa (AMO) y la hidroxilamina oxidorreductasa (HAO). La primera es una proteína de cobre transmembrana que cataliza la oxidación de amoníaco a hidroxilamina (1.1) tomando dos electrones directamente del grupo de quinonas. Esta reacción requiere O 2 .