Alimento mineral. Nitrogenio de Fixatsiya

Voce reside: Alimento mineral

Um das tarefas principais de bioquimico, preocupado aumentando da produtividade de economia rural, e ganho em azotfixatsii de desempenho, porque o crescimento de plantas principalmente limitiruet provisao inadequada o nitrogenio fixo deles/delas. Nitrogenio na forma de molekuly estavel N2 compoe 80% atmosferas. Antes de fixatsiei (reconstruindo de nitrogenio ate amonia) este molekula devem pelo que aquela imagem seja desestabilizada e seja lascada. Formado em amonia de fixatsii (NH3) pode ser devorado pelas raizes de plantas como tal ou depois disto mikroorganizmami de pochvennymi de oxidacao ate nitratov (N03 -). Na maioria de educacao de terras NO3 - de NH3 surge tanto rapidamente que a metade melhor de nitrogenio e devorada atraves de raizes na forma NO3 -.

Nitrogenio de Fixatsiya e levado a cabo por principalmente alguns bacterias livremente vivas que consomem a substancia organica de terra. Entre estes e, por exemplo, forma aerobia Azotobacter e anaerobnaya - Clostridium. As bacterias de Rhizobium parente que tambem participa de nitrogenio de fixatsii, viva em inchacoes de kornevykh de ou klubenkakh os tipos definidos de plantas (figo. 7.3). Planta-anfitriao geralmente pertence a familia de pulso inclusive ervilha, feijoes, soiu, alfafa, trevo e viku. Nao ha muito tempo levado a cabo pesquisas mostrou aquele azotfixiruiushchie as bacterias de Spirillum parente cercam as raizes de grama tropical Digitaria. Esta associacao fraca das raizes de grama e bacterias em rizosfere, e possivel, presentes evolutional intermediario organizam entre azotobakterom de svobodnozhivushchim e localizaram em rizobiumom de klubenkakh. Planta 'atraia bacterias com ajuda de acentuacoes de kornevykh organicas. Rizosfery de Mikroorganizmy em sua volta fornecem plantas atraves de nitrogenio fixo. Algum algas azul-verde (como Apa.aepa e Nostoc) e bacterias de fotosinteziruiushchie (Rhodospirillum) podem fixar nitrogenio atmosferico, energeticheski que acasala este processo com fotosintezom. Organizmy indicado sao os mais expressaram de avtotrofa-mi mundo biologico, entretanto algum shtammy Apa.aepa vivem e efetivamente fixam leix de nitrogenio em corpos de especial 'karmanchikami' samambaia aquatica Azolla. As razoes deste fenomeno nao sao clareadas.

Associacao mutuamente lucrativa dois organizmov e chamado simbiozom. Porque nem Rhizobium, nem nao planta-seja anfitriao levado separadamente nao pode fixar e restabelecer nitrogenio atmosferico, complexo biologico em klubenke necessario considerar como simbioticheskuiu a associacao de bacteria e planta-anfitriao. Todo tipo de planta-anfitriao tem o proprio simbioticheskii Rhizobium. Planta-anfitriao de uznavanie reciproco e bacteria e levada a cabo por meio do anexo de proteina particular (lektina) que reside na superficie de voloska de kornevogo de gaiolas, para bacteria especifica. Depois de anexo ser anfitriao de organizm intrometido penetra gaiolas estranhamente voloskov de kornevykh de iskrivlennykh que, evidente, deformiruiutsya debaixo da influencia de distinguiu pelas bacterias de gormonov de rostovykh se agrupe auxina. Dentro de o-anfitriao de gaiola de bacteria divida e posteridade formada muda o torneamento de forma em bakteroidy contido em linha contagiosa que passa do topo de kletochnoi parede kornevogo voloska pelo centro de gaiola (figo. 7.4).

O resultado final de tal penetracao de bacterias e razrastanie sumamente forte as gaiolas de raiz que traz a educacao de protuberancias de borodavchatykh nomeadas klubenkami. Rizobium e capaz efetivo fixar nitrogenio, leix que e achado em klubenkakh tal tipo.

Associacao entre Spirillum e isto planta-anfitriao tambem relaciona a simbioticheskoi, mas ela esta limitada pela superficie de raizes. Este tipo menos formidavel de associacao, porque Spirillum pode ser crescido alem de anfitriao na presenca da quantidade suficiente de substancias nutritivas. Isso e por que os cientistas estudam a possibilidade de amplo kultivirovaniya estas bacterias como as fontes de nitrogenio fixo. Era bem como mostrado isso que estas bacterias vivem em corpos com kukuruzoi as vezes. Isto abre a possibilidade de levar a cabo shtammov, capaz a nitrogenio de fixatsii nesses tipos de plantas que geralmente nao tem nenhuma bacteria de azotfixiruiushchikh.

e levado nitrogenio de Fixatsiya fora Fe2 + por - e nitrogenazoi de fermento Mo_-inclusivo. Plantas, vivendo em associacoes com bacterias de azotfixiruiushchimi e sendo dependente neste fermento, nao reaja na adicao de fertilizantes de azotsoderzhashchikh, porque amonia (NH3), apresente neles ou educado de material de azotsoderzhashchego entrado, deprime genov de atividade nitrogenazy de sintese controlador. Isso e por que tenta elevar azotfixatsii nivelado inclua as procuras de bacterias de azotfixiruiushchikh, capacidades nulas para controlar nitrogenazy de sintese sobre o principio de 'avaliacao.' Em mecanismo ajustavel, evidente, e glutaminsintetaza de fermento envolvido, porque nitrogenazy de sintese surge leix em glutaminsintetazy de conteudos alto. Nao ha muito tempo foi achado bacterias de mutantnye, inclusivo um grande muitos glutaminsintetazy. Eles continuam sintetizando nitrogenazu ate mesmo na presenca de NH3. Assim, a recuperacao de bacterias com azotfixatsii de efetividade alto parece esperancoso.

Exclua nitrogenazy que esta conectado com molekuloi N2 e desestabilizara seu, por reconstruir N2 ate NH3 vosstanovitel forte necessario e ATR. Ferredoxin - de eletrons de perenoschik que participam bem como e em fotosinteze, - serve agente restaurador principal. Em azotfixatsii de simbioticheskoi que ATR frequentemente e provido atraves de planta pelo anfitriao e a quantidade de nitrogenio fixo limita para fazer andar depressa fotosinteza. Isso e por que 'fertilizando' planta, por exemplo podem ser elevados soiu, de carbono de dvuokisiu, em principio de nitrogenio de fixatsiiu geral devido a aumentar de metabolitov de quantidade formou em fotosinteze. Porem e dificil de levar a cabo em pratica em culturas de campo de vozdelyvanii.

Todos os sistemas de azotfixiruiushchie podem ser envenenados sledovymi plano pelas quantidades de oxigenio. Isso significa aquele nitrogenaza de fermento ate mesmo em gaiolas aerobias geralmente deve ser incluido em condicoes de anaerobnykh. Em kornevykh de pulso de klubenkakh isto e alcancado com ajuda de leggemoglobina (LHb) - de zhelezosoderzhashchego avermelhado pigmenta animal analogico. Como sangue de gemoglobinu de e musculos de mioglobinu, podem ser conectados leggemoglobin com oxigenio :

Tal ligacao prove a remocao eficiente de oxigenio que reside dentro de chamada de nitrogenazy e otimo faz andar depressa azotfixatsii. Oxigenio conectou com leggemoglobinom, talvez como bem e usado para educacao ATR no processo de respiracao. Isto tem significacao muito grande, porque para nitrogenio de fixatsii quantidades significantes necessarias ATR. e como uma regra, que klubenek de krasnee, de aktivnee de topicos nisto va processa azotfixatsii. Em - azotfixiruiushchei alga azul-verde que nitrogenaza de Nostoc, evidente, e localizado em geterotsistakh, anaerobnykh de nefotosinteziruiushchikh especial engaiola (figo. 7.5). Esta organizacao estrutural serve bem como para o isolamento de sistema de azotfixiruiushchei de oxigenio distinguido no processo de fotosinteza.

Alguma terra de inhabitting de mikroorganizmy, pode acerbar amonia (NH3) ate nitratov (NO3 -). O a maioria de plantas prefere devorar e entretanto para usar nitrogenio entrado no nitrata de forma, tal nitrogenio em um equilibrio e incluir em material vegetal na forma de aminogrupp alto-restabelecido (- NH2). Nitratreduktaza de fermento restabelece nitraty atras ate ammoniya com ajuda de perenoschikov de dykhatelnykh restabelecido, como NADPH. Nitratreduktaza, como, inclui molibdenio no centro ativo e isto, e possivel, e o papel metabolico principal de molibdenio em plantas. N03 reconstruindo ~ ate que NH3 possa, evidente, surja por tais conexoes intermediarias, como acido de azotistaya (HONO) e gidroxilamin (NH2OH).

Toxichen de amonia para gaiolas vegetais, isso e por que nao deveria ser acumulado neles em quantidades maiores. Amonia geralmente se transforma em enterring de aminokisloty em reacao com e-ketoglutarovoi acido (metabolit de ciclo Krebsa), como resultado o que formara acido de glutaminovaya, e na adicao adicional de amonia - glutamin, acidos de amidglutaminovoi (figo. 7.6).

Sao sintetizados outro aminokisloty no processo de pereaminirovaniya de processo de fermentativnogo no qual acido de glutaminovaya interage com outro ketokislotami, por antecessores aminokislot novo, perenosya neles o aminogruppu e sendo convertido novamente dentro e-ketoglutarovuiu acido. acido de Asparaginovaya e um dos primeiros produtos de pereaminirovaniya de reacao. Por neste aminogruppy de receptor de exemplo serve acido de shchavelevouxusnaya. Na ligacao adicional de amonia com acido de asparaginovoi formara asparagin - entre acidos de asparaginovoi. Principalmente na forma destes quatro componentes - de acido de glutaminovoi, glutamina, de acido de asparaginovoi e asparagina - e e transportado nitrogenio fixo de korpya de gaiolas sobre toda a planta. Algum aminokisloty formarao por meio da modificacao de aminokisloty de predsushchestvuiushchei de corpo carbonico.

Assim, de nitrogenio de krugovorot geral em natureza apresenta a transicao conversivel disto forma gasosa gratis em atmosfera em forma fixa em terra para ou sistema biologico. Em gaiolas vegetais engolidas novamente sao restabelecidos nitraty ate amonia que entao esta conectado com acidos organicos definidos, como resultado o que formara aminokisloty, e entao proteinas. Este animal de perevarivaiutsya de substancias e se transforma em proteinas animais e azotistye os produtos de troca - ureia e acido de mochevuiu. No final das contas todo o animal e plantas se extinguem e razlagaiutsya em terra com a educacao de substancias de azotistykh simples, como amonia. Estas substancias constantemente retsirkuliruiut por sistema biologico que cria nitrogenio de krugovorot (figo. 7.7).

Devido a acao de bacterias de denitrifitsiruiushchikh fixada nitrogenio na forma do nitrogenio molecular livre devolve em atmosfera, donde pode ser fixado novamente atraves de bacterias. Denitrifikatsiya - e processo prodigo contente. Pode ser reduzido a velocidade agora em terra com ajuda de conexoes quimicas, especialmente designadas para este proposito. A aplicacao deles/delas tem que fazer ajuda essencial a economia rural.

Fermente nitrogenaza que esta conectado com molekuloi. N2 (N=N) e restabelece sua amonia de gaveta (NH3), possa como bem acetileno de adject (NS=SN) e restabelecer isto ate etilena (NS=SN). Descobrindo desta atividade e atras de metodo com ajuda de qual azotfixiruiushchuiu que a atividade de planta pode ser determinada imediatamente em sexo. Na quantidade definida de acetileno na gaza de forma e entrada em obitaemuiu de raiz o ambiente de planta e depois que um tempo seja apagado' A quantidade de acetileno se transformou em etilen, serve o ableness das raizes desta planta para azotfixiruiushchei de indicador. Porque acetileno como tambem etilen sao gases, de ate mesmo insignificante a quantidade deles/delas pode ser analisada pelo metodo de cromatografia gasoso que permite sem despesas maiores rapido ganhar dados precisos. Usando este metodo, de plantas de fiziologi investigou azotfixiruiushchuiu o ableness de soi de plantas em ontogeneze e fiziologicheskie instruido fatora afetando a efetividade de processo. Isto importantemente para a descoberta dos modos do aumento adicional da produtividade de plantas.