КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Биологическая фиксация азота
В почве происходят микробиологические превращения азота: аммонификация, нитрификация, денитрификация. Аммонификация – распад белково-азотистых соединений растительных и животных остатков с образованием аммиака. Простые белки сначала распадаются на аминокислоты, которые затем подвергаются дезаминированию (отщепление аммиака). Почвенные микроорганизмы эффективно подвергают аммонификации мочевину, мочевую кислоту, хитин и т. д. Нитрификация - окисление бактериями аммиака до нитритов и нитратов. Денитрификация – вновь превращение нитратов в аммиак. Круговорот азота в природе представляет собой результат 4 процессов: 1) Образование аммиака путем связывания молекулярного азота в корневых клубеньках бобовых; 2) Нитрификация аммиака; 3) Ассимиляция нитратов высшими растениями, что приводит опять к образованию аммиака; 4) Синтез аминокислот из аммиака в растениях и организмах животных. В условиях дефицита азотного питания, растения не могут непосредственно использовать атмосферный азот для питания, который составляет около 80% атмосферы. Для его фиксации необходим фермент нитрогеназа, который у растений отсутствует. Способностью фиксировать молекулярный азот обладают лишь некоторые прокариотические организмы, с которыми растения вступают в симбиотические отношения. В середине XIX века стал понятен конкретный механизм действия микробов – их роль в насыщении почвы азотом. Азотфиксация – это связывание азота атмосферы и перевод его в азотсодержащие соединения. Большинство азотфиксирующих микробов являются диазотрофами, т.е. могут использовать молекулярный азот в качестве единственного источника азота.
несмотря на свою сложность, фермент нитрогеназа обладает низкой субстратной специфичностью: она способна восстанавливать широкий спектр соединений с тройной связью, в том числе превращать ацетилен в этилен. Суммарная реакция, катализируемая нитрогеназой, выражается уравнением:
N2 + 8Н+ + 8e + 16АТФ = 2NН3 + Н3 + 16АДФ + 16Фн
Из уравнения видно, что нитрогеназная реакция весьма энергоемка. Подсчитано, что для фиксации 1г азота необходимо затратить 100-200г глюкозы. Поэтому микробы синтезируют нитрогеназный комплекс только в условиях резкого дефицита связанного азота и достаточного обеспечения энергией. Наиболее эффективными источниками энергии для микроорганизмов являются окислительное фосфорилирование и фотосинтез. Однако, нитрогеназа очень чувствительна к свободному кислороду. Поэтому у микроорганизмов-азотфиксаторов имеются разнообразные механизмы, позволяющие защищать нитрогеназу от свободного кислорода. У свободноживущих диазотрофов это достигается либо тем, что кодирующие нитрогеназу гены активируются только в анаэробных условиях, либо тем, что азотфиксирующие клетки образуют плотную оболочку, которая очень медленно пропускает кислород. Синтез и созревание нитрогеназы кодируется сложной системой nif-генов, многие из которых являются общими для всех азотфиксаторов. Одним из важных факторов, обеспечивающих широкое распространение способности к азотфтксации среди микробов, является образование симбиозов с организмами, лишенными этого свойства и вследствие этого испытывающими недостаток азота. Способность к тесному взаимодействию с растениями выявлена во всех группах азотфиксаторов, за исключением архебактерий. Они могут быть разделены на три группы: - внутриклеточные симбионты; - микробы, которые находятся внутри растений, но не проникают в клетки, эндофитные растения;
- ассоциативные диазотрофы, живущие на корнях. Взаимодействие партнеров в азотфиксирующих симбиозах характеризует общая стратегия: - микроб экспортирует продукты азотфиксации в клетки хозяина; - хозяин предоставляет микросимбионту экологическую нишу, а также покрывает энергетические расходы на азотфиксацию. Примеры: бобово-ризобиальный симбиоз – образуется между бобовыми растениями и клубеньковыми бактериями (ризобиями); симбиоз растений (покрытосеменные, голосеменные, папоротники, мхи, водоросли) с цианобактериями.
Дата добавления: 2013-12-12; Просмотров: 2400; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |