Процесс азотфиксация

Однако, несмотря на принципиальную возможность применения такого подхода, привлечение методов генетической инженерии вряд ли позволит в ближайшее время перейти к задаче создания азотфиксирующих растений. Основные сложности состоят в следующем требуется разработка методов введения га/-генов в растительную клетку, их репликации и экспрессии там у высших растений отсутствуют системы, которые осуществляли бы энергообеспечение фермента азотфиксации — нитроге-назы (процесс азотфиксации связан с затратой большого количества клеточной энергии) растительная клетка не обладает соответствующими системами транспорта и запасания в высокой концентрации ионов железа и молибдена, необходимых для синтеза нитрогеназы наконец, она не имеет системы защиты нитро-геназы от инактивации кислородом. Последнее обстоятельство считают главным лимитирующим фактором в экспрессии га -ге-нов при введении их в аэробные организмы. [c.55]

Цифрами обозначены процессы азотфиксации (1), нитрификации (2), включения в растительные ткани (3), аммонификации (4), денитрификации (5), стока из атмосферы при сухом и влажном осаждении на поверхность (6) и осадконакопления (7) [c.61]

Значение процесса азотфиксации [c.211]

Многие бактерии могут фиксировать азот атмосферы, восстанавливать молекулярный азот до аммонийного. Процесс азотфиксации имеет планетарное значение и по масштабам сопоставим с фотосинтезом. Из воздуха пО венными бактериями фиксируется от 40 до 200 10 т азота в год или 100-300 кг азота в год на 1 га почвы. Из этого количества большую часть фиксируют клубеньковые бактерии - в основном симбионты бобовых растений. Доля биологического азота, содержащегося в урожае сельскохозяйственных растений, составляет 60-90%. [c.61]

Данные лабораторных опытов, однако, нельзя экстраполировать на естественные условия, где факторы воздействующие на процесс азотфиксации, очень динамичны. Тем не менее они являются косвенным доказательством того, что анаэробные азотфиксаторы могут играть определенную роль в пополнении почвы азотом. [c.178]

Уравнения (2.3) и (2.6), описывающие в общем виде процессы азотфиксации и денитрификации, демонстрируют тесную связь биотических составляющих циклов азота и углерода [c.63]

Если все азотфиксирующие цианобактерии рассматривать под углом зрения степени защиты процесса азотфиксации от О2, то их можно разделить на две группы. К первой группе относятся цианобактерии, у которых защита азотфиксации от О2 наименее эффективна, поэтому вегетативные клетки могут фиксировать N2 только в анаэробных или микроаэробных условиях. Вторую группу составляют цианобактерии, у которых для осуществления азотфиксации в аэробных условиях сформированы специализированные клетки — гетероцисты. [c.343]

В зоне диагенеза широко распространены процессы азотфиксации микроорганизмами. В современных условиях фиксируется ежегодно 150 млн. т азота, поэтому азотистые соединения в горючих ископаемых имеют не только растительное происхождение. Восстановление сульфатов до сероводорода в диагенетических условиях является основ- [c.23]

Отрицательное действие О2 на азотфиксацию связано с восстановительной природой процесса. Возникшая первоначально у анаэробных прокариот, получающих энергию за счет брожения, способность к азотфиксации проявилась и в фуппах эубактерий с бескислородным фотосинтезом. Благоприятные условия для нее обеспечивались анаэробным типом метаболизма этих фупп. И только цианобактерии столкнулись с проблемой функционирования в клетке двух процессов, один из которых имеет восстановительную природу, а другой сопровождается выделением такого сильного окислителя, как О2. Возникла необходимость защиты или изолирования процесса азотфиксации от молекулярного кислорода. [c.317]

Наиболее остро стоит проблема защиты процесса азотфиксации от О2 в группе цианобактерий. У всех цианобактерий нитрогеназа чувствительна к О2, имеющему внеклеточное и внутриклеточное происхождение. В соответствии с этим у них можно выделить приспособления, направленные на защиту от экзогенного кислорода, и те, которые предназначены для нейтрализации О2, образующегося внутри клетки в процессе фотосинтеза. [c.343]

Следует отметить важную функцию молибдена в процессе азотфиксации. Он способствует формированию функционально активной конформации нитрогеназы, участвует в передаче электронов и связывании азота, известно также, что молибден индуцирует синтез этого комплекса. [c.397]

В пользу гипотезы об участии в процессе азотфиксации гидроксиламина имелись особенно веские основания. Согласно этой гипотезе, N2 восстанавливается до КНгОН, который соединяется с кетокислотами, образуя оксимы, а эти последние в свою очередь восстанавливаются с образованием аминокислот. Схема, приведенная на фиг. 243, демонстрирует эти превращения в качестве одного из путей фиксации N2. [c.597]

Какое значение имеет процесс азотфиксации [c.215]

Процессы азотфиксации в порядке убывания их роли [c.399]

Как отмечалось выще, очень чувствителен к О2 процесс азотфиксации. Несмотря на это, способность фиксировать N2 щироко распространена среди прокариот, различающихся отношением к молекулярному кислороду она присуща хемотрофам и фототро-фам, в том числе цианобактериям, осуществляющим кислородный фотосинтез. Фиксировать N2 могут свободноживущие формы и прокариоты, находящиеся в симбиозе с эукариотными организмами. [c.341]

Из-за поступления азота, дополнительно фиксируемого в результате деятельности человека, в глобальном круговороте продукция процессов денитрификации несколько превышает продукцию процессов азотфиксации. Закиси азота, образуемой при денитрификации, в несколько раз меньше массы азота N2, фиксируемой бактериями. [c.64]

Основные этапы биологического круговорота азота функционируют в системах биологической очистки сточных вод для удаления азота из стоков. В результате денитрификации в сочетании с нитрификацией соединения азота удаляются достаточно полно. Процесс азотфиксации в системах биологической очистки возможен, но он не имеет большого значения. [c.64]

Фиксация молекулярного азота клубеньковыми бактериями, как и другими прокариотами, ведет к образованию аммиака, из которого затем синтезируются аминокислоты. Кроме того, процесс азотфиксации часто сопровождается выделением молекулярного водорода [c.588]

Наиболее остро стоит проблема защиты процесса азотфиксации от- [c.307]

Тем не менее, они своей деятельностью создают благоприятные условия для процесса азотфиксации снабжают бактерии легкодоступными источниками питания, понижают концентрацию Ог вокруг них, быстро утилизируют связанный ими азот. Поэтому, как правило, азот-фиксация протекает в системах прокариотных и эукариотных организмов, которые и являются основными объектами исследования при изучении азотфиксации в почве. Принято различать актуальную (полевую) и потенциальную активность азотфиксации н почве. [c.307]

Пути синтеза этих и других компонентов клетки подробно изложены в фундаментальных курсах биохимии. На некоторых закономерностях синтеза биополимеров и механизмах регуляции этих процессов мы остановимся в последующих главах, а здесь рассмотрим имеющий чрезвычайно важное для конструктивного метаболизма значение процесс азотфиксации. [c.67]

Азотные и фосфорные удобрения способствуют активизации процесса азотфиксации. Активность азотфиксации и денифификации в почве зависит от конценфации и форм минеральных соединений. [c.165]

В течение длительного времени не удавалось обнаружить какие-либо частично восстановленные промежуточные соединения. Единственным идентифицированным продуктом восстановления был аммиак. Недавно быстрая остановка нитрогеназной реакции в кислой или щелочной среде позволила обнаружить гидразин. Вероятно, промежуточные соединения в процессе восстановления молекулы N2 остаются прочно связанными с нитрогеназой. По проведенным измерениям, для восстановления I молекулы N2 требуется не менее 12 молекул АТФ. Таким образом, процесс азотфиксации связан с затратой большого количества клеточной энергии. Для ассимиляции 1 мг N2 С pasteurianum в процессе брожения перерабатывается примерно 500 мг сахара. [c.250]

Повышение энергетического потенциала клетки. Нитрогеназный комплекс наряду с азотфиксацией катализирует восстановление протонов до молекулярного водорода. Этот процесс энергозависимый и требует расхода АТФ, достигающего более 30% энергии, используемой для азотфиксации. Фермент гидрогеназа способствует утилизации водорода, направляя поток энергии на процесс азотфиксации. Таким образом, экспрессия гена этого фермента создает благоприятные условия для эффективного усвоения азота. [c.398]

КОБАЛЬТОВЫЕ УДОБРЕНИЯ. Минеральные микроудобрения, содержащие кобальт в виде водорастворимых солей — сульфата кобальта 0SO4 7НгО и хлорида кобальта СоСЬ 6Н2О. Используются пока в опытных целях для проверки влияния этого микроэлемента на растения и при лечении кобальтовой недостаточности у животных. Если для животных необходимы чистые соли, то в качестве К. у. могут применяться отходы металлургической и химической промышленности. Вопросы применения К. у. еще достаточно не изучены. Можно ожидать положительного влияния их на бобовые культуры, которые нуждаются в кобальте в процессе азотфиксации. [c.135]

Для осуществления биосинтеза микроорганизмам в больших количествах необходимы также сера и азот. Соединения азота, используемые в конструктивных целях, — это молекулярный азот, аммоний, нитрит, нитрат, гидроксидамин, метиламины, аминокислоты, мочевина, пурины, пиримидины, белки. Надо заметить, что возможности использования соединений азота у микроорганизмов значительно шире, чем у животных и растений. Процесс азотфиксации подробно описан в гл. 7. [c.220]

В симбиозах азотфиксирующих микробов с фототрофными организмами осуществляется симбиогенное сопряжение двух фундаментальных биохимических процессов — азотфиксации и фотосинтеза. Однако было бы не совсем точным представлять симбиотическое взаимодействие как натуральный обмен N-метаболитов на фотосинтаты. В процессе взаимодействия многих растений с азотфиксирующими бактериями наблюдается весьма тесная структурно-функциональная интеграция партнеров, которая основана на перекрестной регуляции и координированной экспрессии бактериальных и растительных генов. Она может сопровождаться глубокой дифференцировкой клеток партнеров, а также установлением между ними тесных регуляторных отношений. [c.164]

Ассгшиляцт фиксированного азота. С-соединения, поступающие в клубеньки, являются источниками не только энергии для азотфиксации, но и углеродных скелетов для ассимиляции фиксированного азота. Образовавшийся в процессе азотфиксации аммоний поступает из бактероидов в цитоплазму растительных клеток клубенька либо в свободной форме, либо в составе аланина (который образуется из-за активности бактериальной аланин-дегидрогеназы). Фиксированный азот и включается в метаболизм растительной клетки. При этом различают стадии первичной ассимиляции азота (вовлечение аммония в клеточный метаболизм), образования транспортных форм фиксированного азота (которые поступают из клубеньков в проводящую систему корня) и транслокации фиксированного азота (его перераспределение между разными органами растения). В первичной ассимиляции и образовании транспортных форм фиксированного азота ключевую роль играют клубенек-специфичные формы ферментов азотного обмена, синтезируемые растением (см. табл. 4.5). [c.182]

Применение изотопа азота Na в почвенных исследованиях позволило дать более точную оценку скорости и интенсивности процесса азотфиксации в почве. Так, Райц с сотр. (Ri e et al., 1967) показали, что использование изотопа дает возможность выявить более высокий уровень азотфиксации в почве, чем метод Кьельдаля. Кроме того, методом Кьель-даля уловить небольшие прибавки азота не всегда удается. [c.174]

Микроаэрофильным бактериям присуще аэробное дыхание, т. е. в качестве конечного акцептора электронов они используют кислород. Но они не растут в атмосфере с таким содержанием кислорода, как в воздухе (21%). Например, ampyloba ter fetus лучше всего растет в атмосфере, содержащей 6% кислорода. Некоторые азотфиксирующие бактерии могут расти в аэробных условиях при наличии соединений азота (например, сульфата аммония), но в безазотистых средах ведут себя как микроаэрофилы. Например, Azospirillum в условиях фиксации N2 лучше всего растет в атмосфере, содержащей 1 % кислорода. Это происходит из-за инактивации избытком кислорода нитрогеназного комплекса, катализирующего процесс азотфиксации. [c.369]

Такое связывание обеспечивает эффективное удаление кислорода, находящегося поблизости от нитрогеназы, и оптимальные скорости азотфиксации. Кислород, связанный с леггемоглобином, может быть-также использован для образования АТР в процессе дыхания. Это имеет очень большое значение, так как для фикса -ции азота необходимы значительные количества АТР. Как правило, чем краснее клубенек, тем активнее в нем идут процессы азотфиксации. В азотфиксирующей сине-зеленой водоросли Nosto нитрогеназа, очевидно, локализована в гетероцистах, специальных нефотосинтезирующих анаэробных клетках (рис. 7.5). Эта структурная организация служит также для изоляции азотфиксирующей системы от кислород да, выделяющегося в процессе фотосинтеза. [c.218]

Цианобактерии относятся к прокариотам. Это единственная группа прокариотов, которые осуществляют оксигенный (с выделением кислорода) фотосинтез и единственные обитатели, которые способны усваивать ряд газообразных соединений СО2 - в процессе фотосинтеза, О2 - в процессе дыхания, N2 - в процессе азотфиксации, H2S - при аноксигенном фотосинтезе. Для размножения их благоприятно низкое содержание О2. Скорость размножения цианобактерий максимальна при 20-30 С. [c.105]

Однако до сих пор не удалось обнаружить какие-либо частично восстановленные промежуточные продукты. Единственный до сих пор идентифицированный продукт восстановления — аммиак. Вероятно, промежуточные соединения остаются прочно связанными с нитрогеназой. По проведенным измерениям, для восстановления 1 молекулы N2 требуется не менее 12 молекул АТФ. Таким образом, процесс азотфиксации связан с затратой большого количества клеточной энергии. Для ассимиляции 1 мг N2 С. pasteurianum в процессе брожения перерабатывает около 500 мг сахара. [c.214]

В процессе жизненного цикла некоторые цианобактерии формируют дифференцированные единичные клетки или короткие нити, служащие для размножения (баеоциты, гормогонии), выживания в неблагоприятных условиях (споры, или акинеты) или азотфиксап,ии в аэробных условиях (гетероцисты). Более подробная характеристика дифференцированных форм цианобактерий дана ниже при описании их систематики и процесса азотфиксации. Краткая характеристика акинет представлена в гл. 4. [c.266]

Как отмечалось выше, очень чувствителен к молекулярному кислороду процесс азотфиксации. Несмотря на это, способность фиксировать N2 широко распространена среди прокариот, принадлежащих ко всем физиологическим группам, различающимся отношением к молекулярному кислороду она присуща как хемотрофам, так и фототро--фам, в том числе цианобактериям, осуществляющим кислородный фотосинтез. Фиксировать молекулярный азот могут как свободноживущие формы, так и прокариоты, находящиеся в симбиозе с эукариотными организмами. [c.305]

Дегидрогеназные системы ферментов считают очень активными как для свободноживущих азотфиксаторов, так и для. азотфиксаторов-симбионтов. Интересно выяснить роль железосодержащих ферментов при наличии леггемоглобина в клубеньках бобовых растеиий. Доказано, что борная кислота активизирует усвоение молекулярного азота клубеньковыми бактериями, при этом наблюдается усиление окислительных процессов. Известно также, что для процесса азотфиксации микроорганизмам необходимы железо, молибден и кобальт. Считают, что металлы играют сун1,ествен11ую роль в хемосорбцнн молекулярного азота, а затем и в последующих его превращениях. [c.337]

Рис. 27. Строение нитрогеназы и процесс азотфиксации компоненты нитрогеназы — малый (Яе-8-6елок) и большой (Мо-Яе-белок)

Справочник химика 21

Химия и химическая технология