Denitrifikacija

Denitrifikacija je kemijska reakcija, pri kateri se v nitratu (NO₃⁻) vezan dušik pretvori v prosti dušik (N₂). Reakcijo povzročajo določene heterotrofne, redko tudi avtotrofne bakterije v odsotnosti kisika. Pri reakciji se sprosti energija, ki jo bakterije izrabljajo, hkrati pa se v prisotnosti nitrata kot oksidanta kljub odsotnosti kisika oksidirajo oksidirajoče kemijske zvrsti (donorji elektronov), npr. različne organske spojine, žveplov dioksid (H₂S) in vodik (H₂).

Reakcije

Reakcija poteka ob celični membrani bakterije. Energija se skladišči v obliki protonskega gradienta (razlike v koncentraciji protonov na obeh straneh membrane). Zato gre za obliko anaerobnega dihanja.

Posamezne stopnje večstopenjske reakcije katalizirajo metaloencimi nitrat-reduktaz, nitrit-reduktaza, CO-reduktaza in N₂O-reduktaza:

1.) Nitrat-reduktaza:

$\mathrm{N}{O}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{e}}^{\mathrm{-}}\mathrm{⟶}\mathrm{N}{O}_{\mathrm{2}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

2.) Nitrit-reduktaza:

$\mathrm{N}{O}_{\mathrm{2}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{+}{\mathrm{e}}^{\mathrm{-}}\mathrm{⟶}\mathrm{N}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

3.) CO-reduktaza:

$\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{e}}^{\mathrm{-}}\mathrm{⟶}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

4.) N₂O-reduktaza:

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{e}}^{\mathrm{-}}\mathrm{⟶}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$