Біологічна азотфіксація

Відео: Мікробіологічний препарат на основі азотфиксирующей грунтової бактерії Ochrobactrum anthropi

Газоподібний азот може перетворюватися в доступні для рослин сполуки в ході хімічної і біологічної азотфіксації. Хімічне зв`язування N2 в формі NO-3 і NH + 4-іонів в невеликих розмірах відбувається в результаті фотохімічних процесів і електричних розрядів в атмосфері. Зараз налагоджено промислове виробництво азотної кислоти та аміаку з азоту повітря.

Однак основна маса азоту, що міститься в населяють нашу планету живих організмах, своїм походженням зобов`язана діяльності мікроорганізмів, здатних асимілювати молекулярний азот атмосфери, відновлюючи його до аміаку. Цей процес називається біологічної азотфіксації.

Мікроорганізми, які здійснюють біологічну азотфіксацию, поділяють на свободноживущие і живуть в симбіозі з вищими рослинами. Група вільноживучих азотфиксаторов включає бактерії пологів Azotobacter, Beijerinckia,Clostridium, а також фотосинтезирующие бактерії і деякі види ціанобактерій - синьо-зелених водоростей. Всі вони гетеротрофи і потребують вуглеводному джерелі живлення. бактерії пологів Azotobacter і Beijerinckiaпоселяються на поверхні коренів вищих рослин і використовують кореневі виділення. Заселення ціанобактеріями рисових полів збільшує урожай рису приблизно на 20%. Однак сільськогосподарське значення вільноживучих азотфиксаторов невелика. У помірному кліматі щорічна фіксація ними азоту становить не більше 20 - 40 кг азоту на гектар.

До групи симбіотичних азотфиксаторов відносяться бактерії роду Rhizobium,утворюють бульби на коренях бобових рослин і фіксують, в середньому, від 100 до 400 кг азоту на га. Велике значення в природі мають деякі лишайники, що представляють собою симбіоз гриба і азотфіксуючих ціанобактерій. Вони розвиваються в субарктичних зонах, на скелях і інших безплідних ділянках, будучи, таким чином, піонерами заселення суші. В даний час налічується близько 190 видів рослин різних родин, здатних симбіотичні засвоювати азот. До їх числа відносяться деякі дерева і чагарники: вільха, Воськовніца, лох, обліпиха та інші.

Інфікування рослини-господаря починається з проникнення бактерій роду Rhizobiumв клітку кореневого волоска. Потім бактерії мігрують в клітини кори і викликають інтенсивне розподіл інфікованих клітин, що призводить до утворення бульбочок на коренях. При цьому самі бактерії перетворюються в бактероїди, які в 40 разів більше за обсягом вихідної бактерії.

Відео: Основи біології "Живе і неживе" (Квашенко А.Н.)

Молекула азоту (NN) хімічно інертна. Для розриву трьох її ковалентних зв`язків в хімічному процесі синтезу аміаку потрібні каталізатори, високі температура і тиск. Біологічна фіксація азоту здійснюється при невисокій температурі і нормальному тиску, що свідчить про дуже високу ефективність бере участь в цьому процесі ферменту нітрогенази. Фермент складається з двох компонентів: високомолекулярного (200-250 кДа) Mo, Fe-білка і низькомолекулярного (50-70 кДа) Fe-білка. Субстрат N2 зв`язується і відновлюється на Mo, Fe-білку, а Fe-білок служить переносником електронів від ферредоксина на Mo, Fe-білок. Реакція пов`язана з гідролізом АТФ. Для відновлення N2 до NH3 потрібно 6 електронів, які витрачаються в три етапи:

2`e + 2H + 2`e + 2H + 2`e + 2H +

Відео: Інокулянти для сої: Нітрагін, Нітрофікс | Biona

NN frac34-frac34-frac34-® HN = NH frac34-frac34-frac34-® H2N - NH2 frac34-frac34-frac34-® 2 NH3

Оскільки нітрогеназну комплекс руйнується в присутності кисню, у азотфіксуючих мікроорганізмів використовується ряд механізмів для його захисту. У Rhizobiumцю функцію виконує гемсодержащих білок легоглобін або леггемоглобін, що володіє дуже високою спорідненістю до кисню. Він синтезується клітинами рослини-господаря і вбудовується в мембрану бактероїдами. Функціонуючий в бактероїдами цикл Кребса служить джерелом субстратів для окислення в електрон-транспортного ланцюга, що здійснює синтез АТФ, забезпечує нитрогеназа електронами через ферредоксин, поставляє a-кетоглутаровую кислоту, яка, реагуючи з NH-4, утворює глютамінову амінокислоту, що транспортується потім в клітини рослини- господаря.

Поділися в соц мережах:

Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Схожі