Fixarea azotului
Fixarea azotului sau fixarea azotului , - fixarea azotului molecular atmosferic , diazotrofie . Procesul de refacere a moleculei de azot și includerea acesteia în compoziția biomasei sale de către microorganismele procariote . Cea mai importantă sursă de azot din ciclul biologic. În ecosistemele terestre, fixatorii de azot sunt localizați în principal în sol .
Biochimie
Atomii din molecula de azot sunt legați printr-o legătură covalentă triplă puternică , motiv pentru care practic nu intră în reacții de oxidare-reducere în condiții normale fără utilizarea catalizatorilor și nu poate fi utilizat de plante și animale. Microorganismele folosesc o serie întreagă de enzime pentru a restabili azotul ( ferredoxină , hidrogenază ), dintre care cea mai importantă este nitrogenaza . Așa-numitele gene nif, care sunt răspândite în procariote (inclusiv arheobacterii ), dar care nu se găsesc la eucariote , sunt responsabile de sinteza acesteia . Procesul de fixare a azotului este destul de consumator de energie, pentru asimilarea a 1 moleculă de azot sunt necesare cel puțin 12 molecule de ATP , adică pentru a utiliza 1 mg de azot, microorganismele anaerobe necesită aproximativ 500 mg de zaharoză .
Protecția la oxigen
Nitrogenaza este blocată de oxigenul molecular , astfel încât fixarea azotului este în primul rând un proces anaerob. Cu toate acestea, o serie de bacterii aerobe au dezvoltat mecanisme pentru a proteja azotaza de blocare:
- Mecanismul creșterii respirației. Azotobacter chroococcum , în timpul fixării azotului, oxidează o parte din materia organică fără a stoca energia eliberată, ci doar prin eliminarea oxigenului.
- Mecanismul de localizare a fixării azotului în heterochisturi este caracteristic cianobacteriilor capabile de fotosinteză cu eliberarea de oxigen. Pentru a proteja nitrogenaza de oxigen, au celule speciale lipsite de clorofilă - heterochisturi. Unele cianobacterii care nu formează heterochisturi sunt, de asemenea, capabile de fixare a azotului. Cianobacteriile filamentoase Plectonema boryanum fixează azotul în condiții microaerobe (1,5% conținut de oxigen în întuneric și 0,5% oxigen la lumină), cianobacteriile filamentoase Symploca și Lyngbya majuscula , precum și cianobacteriile unicelulare din genul Gloeothece și Cyanothece sunt capabile de fixare a azotului. în lipsa iluminării.
- Mecanismul de apărare simbiotică este caracteristic bacteriilor nodulare . Rădăcinile leguminoase produc legoglobină , care acționează ca o protecție împotriva excesului de oxigen.
Aspecte ecologice ale fixării azotului
Există trei tipuri de fixare a azotului:
- Bacteriile cu viață liberă dintr-o mare varietate de grupuri taxonomice.
- Fixarea asociativă a azotului de către bacterii care sunt în strânsă legătură cu plantele (în zona rădăcinii sau pe suprafața frunzelor) și folosesc secrețiile (de plante) ale acestora (secrețiile radiculare reprezintă până la 30% din producția de fotosinteză) ca sursă de materie organică . Fixatorii de azot trăiesc în intestinele multor animale. (rumegătoare, rozătoare, termite) și oameni (genul Escherichia ).
- Simbiotic. Cea mai cunoscută este simbioza bacteriilor nodulare (familia Rhizobiaceae ) cu plantele leguminoase . Infecția rădăcinilor apare de obicei, dar se știe că plantele formează noduli pe tulpini și frunze.
S-au creat îngrășăminte bacteriene (de exemplu, nitragină ) pentru inoculare (infectie) cu tulpini de bacterii nodulare ale semințelor de leguminoase, ceea ce crește randamentul acestora. De asemenea, pentru a stimula procesele de fixare a azotului, este util să se introducă în sol doze mici „de pornire” de îngrășăminte cu azot , în timp ce dozele mari ale acestora suprimă procesul.
Istoria studiului
Primele bacterii diazotrofe au fost izolate de S. N. Vinogradsky în 1898 și au numit Clostridium pasterianum după Louis Pasteur . În 1901 , Beijerinck a izolat primul fixator aerob de azot , Azotobacter chroococcum . S. P. Kostychev în 1926, folosind exemplul Azotobacterului și al plantelor de tutun, a arătat existența fixării asociative a azotului.
Vezi și
Literatură
- Umarov M. M., Kurakov A. V., Stepanov A. L. Transformarea microbiologică a azotului în sol. — M.: GEOS, 2007. ISBN 5-89118-315-7
Link -uri
 Dicționare și enciclopedii | |
|---|---|
| În cataloagele bibliografice |
|