Аммиак, превращение в растении

Хотя H N высоко токсичен для большинства организмов, многие высшие растения могут использовать H N в процессах биосинтеза. Предложите пути превращения серина и H N в аспарагин и а. ди-аминомасляную кислоту. Предложите путь синтеза в грибах аланина из ацетальдегида, H N и аммиака. (Примечание соответствующей неферментативной реакцией является хорошо известный синтез аминокислот путем реакции Штрекера.) [c.176]

Окислительно-восстановительные реакции самые распространенные и играют большую роль в природе и технике. Они являются основой жизни на Земле, так как с ними связаны дыхание и обмен веществ в живых организмах, гниение и брожение, фотосинтез в зеленых частях растений и нервная деятельность человека и животных. Их можно наблюдать при сгорании топлива, в процессах коррозии металлов и при электролизе. Они лежат в основе металлургических процессов и круговорота элементов в природе. С их помощью получают аммиак, щелочи, азотную, соляную и серную кислоты и многие другие ценные продукты. Благодаря окислительно-восстановительным реакциям происходит превращение химической энергии в электрическую в гальванических элементах и аккумуляторах. Они широко используются в мероприятиях по охране природы. [c.226]

Количество данных, касающихся биосинтеза аминокислот, очень велико, но о ранних стадиях биосинтеза известно меньше, чем о более поздних. Современные представления о механизмах превращения газообразного азота в аммиак у растений изложены в специальной монографии [1]. Миллер [2] сделал очень интересную попытку подойти к решению проблемы первичного образования органических веществ на земле он показал образование аминокислот (глицин, саркозин, ОЬ-аланин, р-аланин, ОЬ-а-аминомасляная кислота и а-аминоизомасляная кислота), а также других соединений (молочная, муравьиная и уксусная кислоты) в системе, содержащей метан, аммиак, водород и воду. Эту смесь, близкую к предполагаемому составу земной атмосферы на ранних стадиях ее образования, подвергали в течение недели и дольше воздействию электрических разрядов. Было найдено, что аминокислоты образуются путем гидролиза нитрилов последние в свою очередь возникают в результате реакции между альдегидами и синильной кислотой, образующимися под действием электрических разрядов. Миллер высказал любопытное предположение о возможном синтезе первых живых организмов из аминокислот и других соединений, образовавшихся в результате взаимодействия между альдегидами, синильной кислотой и аммиаком в первичном океане. [c.307]

Рис. 18.14. Ингибирование биосинтеза этилена с помощью генетических манипуляций. В норме 1-аминоцик-лопропан-1-карбоновая кислота (АСС) синтезируется из 8-аденозилметионина с помощью АСС-синтазы, затем АСС-оксидаза катазилирует его превращение в этилен. Синтез этилена можно блокировать, создав трансгенные растения, синтезирующие антисмысловые версии мРНК либо АСС-синтазы, либо АСС-оксидазы. Можно также ввести в растение ген АСС-дезаминазы, которая конкурирует с АСС-оксидазой за свободный АСС, катализируя образование аммиака и а-кетобутирата вместо этилена.

То обстоятельство, что гречиха в отсутствие калия или при низкой дозе калия не страдала от аммиачного отравления, несмотря на высокое содержание аммиака в растении, обусловлено, по-видимому, сильной кислотностью клеточного сока гречихи. Активная кислотность отжатого из гречихи сока колебалась в интервалах pH 3,6—4,2. Гречиха, следовательно, относится к кислотным растениям, обладающим способностью обезвреживать аммиак путем связывания его в аммонийные соли органических кислот. Тем не менее дальнейшее превращение аммонийного азота и в этом кислотном растении достаточно гладко протекает только при достаточном количестве калия. Таким образом, принципиально гречиха является растением глюкозного типа. Если это растение все же может переносить аммиачный азот и при низком уровне калийного питания, то это обусловлено лишь кислотным механизмом обезвреживания аммиака в растении. [c.144]

Рис. 2. Схема превращения аммиака в растении.

Далее выделившийся аммиак в природных условиях частично используется растениями как питательный материал, а частично окисляется, взаимодействуя с кислородом. Эта стадия превращения азота называется нитрификацией. Процесс нитрификации - это процесс окисления аммиака (иона аммония МП/) до нитритов и нитратов. [c.19]

В растениях -тирозин—аммиак-лиазе обычно сопутствует -фенилаланин—аммиак-лиаза, которая присутствует в значительно меньших количествах [74]. В кукурузе лишь один фермент ответственен за элиминирование аммиака как из -фенилаланина, так и из -тирозина это означает, что с обоими субстратами взаимодействует один и тот же активный центр фермента [80]. -Тирозин—аммиак-лиаза действует так же стереоспецифично, как и сопутствующий ей фермент, ответственный за превращение -фенилаланина реакция протекает с удалением 3-рго-(S)-водородного атома (см. схему 45) [81]. [c.712]

Синтетический аммиак незаменим в производстве азотных удобрений. Но водород нужен не только для получения аммиака. Превращение жидких растительных жиров в твердые заменители животного масла, преобразование твердых низкокачественных углей в жидкое топливо и многие другие процессы происходят с участием элементарного водорода. Выходит, что водород — это пища и для человека, и для растений, и для машин... [c.25]

Применяя метод хроматографии в исследованиях азотного питания растений, Ф. В. Турчин (1954) установил, что поступающий в растение аммиачный азот уже через 10—15 минут превращается в корнях в аминокислоты. В нормальных условиях роста и при концентрации аммиачного азота, не превышающей известные пределы, он полностью перерабатывается в корнях в аминокислоты и не доходит до надземных органов. При некотором избытке аммиачного азота в среде и недостаточном снабжении калием скорость поступления аммиака в растение заметно превышает скорость его использования на синтез аминокислот в таких случаях аммиак может накапливаться в растениях. Образование многих аминокислот в корнях подтверждено также Е. И. Ратнером и И. И. Колосовым (1954). Эти авторы четко установили, что корневая система обладает ясно выраженными синтетическими функциями и что указанные первичные превращения минерального азота в органические соединения осуществляются корнями и в строго стерильных условиях, та есть без помощи микроорганизмов. [c.73]

Накопление же селитры (до известных пределов), даже если она не может быть немедленно использована на образование аммиака и аминокислот, не причиняет вреда растениям. К этому надо добавить, что превращение селитры в аммиак в растении идет лишь по мере потребности его в аммиачном азоте. Все это делает селитру более безопасным источником азота для сельскохозяйственных культур, чем аммиак. [c.30]

Как видно из приведенной схемы, во всех звеньях процесса превращений азотистых веществ присутствует аммиак. При созревании семян биохимические превращения направлены в противоположную сторону — синтеза высокомолекулярны. соединений. Этот синтез осуществляется за счет простых мо-номерных соединений. При синтезе белковых веществ аммиак, поглощенный растениями в виде аммонийных солей илн образовавшийся в иих в результате восстановления нитратов, вступает в реакцию с кетокислотами и образует аминокислоты. [c.360]

Из всех химических реакций, которые люди научились проводить и контролировать для своих нужд, синтез аммиака из водорода и атмосферного азота, вероятно, имеет наибольшее значение. Это особенно понятно в нынешней ситуации, когда с каждым годом становится все ощутимее нехватка продовольствия. Выращивание растительных веществ требует внесения в почву значительных количеств азота в форме, легко усвояемой растениями. Количество продовольствия, необходимое, чтобы прокормить все возрастающее население земного шара, намного превосходит то, что можно произвести, полагаясь лишь на естественное содержание азота в почве. Для обеспечения высокой урожайности сельскохозяйственных культур требуются огромные количества удобрений, богатых азотом. Единственным широко доступным источником азота на земле является атмосферный N2. Таким образом, возникает проблема связывания атмосферного азота, т.е. превращения его в форму, усвояемую растениями. Этот процесс называют еще фиксацией азота. [c.40]

Таким образом находясь в атмосфере, содержащей аммиак и азот, бактерии, а позже и растения, содержащие хлорофилл, должны были создать в ходе эволюции разнообразные АС, например белки, алкалоиды п др., входящие в состав растений и животных. Поскольку происхождение нефти связано в превращениями захороненного органического материала, разнообразные трансформированные АС в тех или иных количествах должны присутствовать в нефти. Их количество, состав и структура зависят от условий нефтеобразования — времени, температуры, исходного вещества, геологического окружения, деятельности бактерий, состава вод и др. Составы исходного (древнего) и современного органического материала примерно одинаковы и очень разнообразны. Поэтому кажется удивительным и до конца непонятным относительно однообразное и в целом сходное распределение АС в нефтях различного возраста и происхождения. В сущности АС могут либо быть трансформированными химическими ископаемыми, либо являться продуктом вторичных превращений азотсодержащих компонентов осажденного органического материала. Поэтому важно рассмотреть в общих чертах состав исходного органического материала и возможные пути его превращения в АС нефти. [c.61]

Образование аминокислот в растительных организмах может происходить в результате ферментативного превращения одной аминокислоты в другую. Гистидин под действием ги-стидин-аммиаклиазы и других ферментов дает глютаминовую кислоту и аммиак. Аргинин под влиянием аргиназы превращается в орнитин и мочевину (см. стр. 199). Эта реакция доказана для проростков пшеницы, вики и других растений. Опыты с мечеными атомами показали возможность превращения фенилаланина в тирозин, гомоцистеина в метионин и т. п. [c.282]

Нитрификация. Образующийся при разложении белков и мочевины аммиак в виде аммонийных солей усваивается растениями или претерпевает дальнейшие микробиологические превращения. [c.144]

К 1840 г. Либих начал принимать участие в обсуждении практических проблем химии и занялся вопросами агрохимии и физиологической химии. В работе Химия в приложении к земледелию и физиологии Либих защищал необходимость введения в почву не органических компонентов перегноя, а неорганических веществ. Либих утверждал Навоз, испражнения животных и людей оказывают на жизнь растения влияние, которое обязано не их органическим компонентам, но, хотя и не прямо, продуктам их разложения и гниения, а именно результату превращения их углерода в угольную кислоту и их азота — в аммиак и азотную кислоту. Органическое удобрение, состоящее частично или преимущественно из растений и животных, заменяется неорганическими соединениями, на которые оно распадается в почве . [c.244]

Выделить белки из семян значительно легче, чем из вегетативных органов, где их мало и где они находятся в связан ном состоянии, в виде комплексов с углеводами и другими веществами. В отличие от животных организмов растения способны синтезировать все необходимые им для жизни аминокислоты из неорганических азотистых соединений. В растительных тканях нитраты через ряд промежуточных продуктов восстанавливаются до аммиака. По схеме Прянишникова превращение нитратов в аммиак происходит через образование нитритов и гидроксиламинов [c.280]

В опытах Ф. В. Турчина аминокислоты, меченные N 2, были обнаружены в растениях уже после 5-минутного выдерживания растений на растворе (К Н4)2504. Однако накопление аминокислот в листьях наблюдается не всегда (вследствие интенсивного использования образующихся аминокислот для биосинтеза белков). Итак, при нормальных условиях развития главным путем превращения аммиака в органические соединения азота является образование аминокислот. [c.240]

Амины могут накапливаться в растениях только при некоторых неблагоприятных условиях развития. Обычно они подвергаются дальнейшим превращениям. Основной путь превращения аминов — их окисление. Окисление моноаминов катализируется под действием моноамин о оксидаз. Продуктами реакции являются соответствующий альдегид и аммиак [c.248]

В результате работ И. П. Бородина выяснилось, что синтез аспарагина протекает в растениях с большой скоростью в условиях недостатка углеводов, когда происходит интенсивный окислительный распад белков. Д. Н. Прянишников выполнил очень важные исследования по обмену амидов (аспарагина и глютамина) в растениях. В исследованиях Д. Н. Прянишникова было показано, что синтез аспарагина и глютамина в растениях является процессом, аналогичным синтезу мочевины в животном мире. В обоих случаях достигается обезвреживание аммиака, но при этом все же имеется существенная разница. Мочевина является неактивным веществом в отношении дальнейшего участия в процессах обмена она выводится из организма без изменений, являясь типичным примером конечного продукта обмена. Аспарагин же и глютамин способны к дальнейшим превращениям и могут вовлекаться в процессы синтеза белка и других азотистых соединений (стр. 378). В. Л. Кретович показал, что в обмене аспарагина и глютамина в растениях имеется существенное различие. [c.375]

Поступившие в растение минеральные соединения азота проходят сложный цикл превращений, конечным этапом которых является включение их в состав белковой молекулы. Эта молекула очень сложна, образуется в результате синтеза из многих аминокислот, которые, в свою очередь, возникают при взаимодействии аммиака с кетогруппой соответствующих органических кислот (аминирование). [c.182]

Аммонийные соли при нейтральной реакции усваиваются растениями лучше, а при кислой реакции — хуже, чем нитратные. Большое влияние на поглощение растениями аммиачного или нитратного азота оказывает концентрация сопутствующих катионов и анионов. При аммиачном питании усиливается положительное действие от увеличения в питательном субстрате концентрации кальция, магния и калия, а при нитратном питании важное значение имеет достаточное обеспечение растений фосфором. При недостатке фосфора задерживается превращение нитратов до аммиака и происходит избыточное накопление их в тканях растений. [c.187]

Таким образом, в предшествующем изложении мы должны были исходить из признания существования в растении двух,, различающихся по своей реакционной способности модификаций углеводов 1) активных форм, которые вследствие высокой их лабильности и способности к быстрым превращениям используются при связывании аммиака в растении в качестве, если можно так сказать, резерва первой оче реди, и 2) пассивных форм, обладающих большой устойчивостью и низкой реакционной способностью. Поскольку при недостатке калия указанные выше растения обогащаются растворимыми углеводами, а при аммиачном питании в них накапливаются, кроме того, и большие количества аммиака, мы высказали предположение, что содержащийся в растениях в этом случае, т. е. при недостатке калия, избыток углеводов представлен пассивными, устойчивыми их формами, которые не могут с достаточной скоростью подвергнуться превращениям, ведущим к образованйю веществ,, способных связывать аммиак. Так как при достаточ Ной обеспеченности калием углеводы, по-видимому, значительно быстрее вовлекаются в обмен веществ в растении, то мы пришли к за-ключеникь, что калий ускоряет превращение устойчивых, пассивных форм углеводов в лабильные, активные, формы. Если теперь допустить, что могут существовать такие растения, в которых по самой их природе образуется достаточно много активных углеводов, то тогда, в соответствии с развитыми выше положениями, калий не должен оказывать специфического влияния на использование аммиака в таких растениях. [c.140]

Использование методов хроматографии в исследованиях первых продуктов усвоения растениями минерального азота позволило установить, что аминокислоты являются первыми устойчивыми соединениями при превращении аммиака в растениях. В корнях растений уже через 30 минут после внесения азотной подкормки происходит значительное возрастание содержания аминокислот. Синтез отдельных аминокислот за счет поступившего в растения аммиака осуществляется в определенной последовательности первым синтезируется аланин, затем днкарбоновые аминокислоты. Синтез основных и ароматических аминокислот происходит значительно позже, по-види-мому, в результате процессов переаминирования. При избытке аммиачного азота в растениях происходит интенсивный синтез аспарагина. [c.185]

Нитриты, поступающие в растения, восстанавливаются с образованием аммиака. Аммиак используется для синтеза аминокислот и других органических азотистых соединений. Аммиак в растениях образуется также при распаде белков. Следовательно, у высигих растений при нитратном питании основным звеном обмена азотистых веществ (белков) является аммиак. Д. Н. Прянишников, желая подчеркнуть важное значение аммиака в ироцгссах азотистого обмена, назвал аммиак альфой и омегой азотистого обмена. Превращением аммиака начинается азотистый обмен в растениях, образованием аммиака з.акаичивается распад белков в них. [c.342]

Растения в отличие от животных очень экономно используют содержащийся в них азот и практически не выделяют его. При -распаде пуриновых оснований конечными продуктами их превращений являются аммиак, углекислота и глиоксиловая кислота. На первой стадии мочевая кислота под действием ура--токсидазы превращается в аллантоин. Вероятно, уратокси-,даза не является индивидуальным ферментом, а представляет собой комплекс ферментов. Аллантоин — соединение, очень широко распространенное в растительном мире иногда он накапливается в растениях в значительном количестве. Особенно много аллантоина (до 0,5—1% на вес сухой массы в листьях [c.282]

Не менее важным результатом распада белковых вещестп до аминокислот является утеря ими специфических свойств. Каждый белок характеризуется свойственной только ему комбинацией аминокислот, поэтому один белок невозможно непосредственно превратить в другой. Для такого превращения необходимо сначала разложить его на простейшие составные части (аминокислоты) и потом снова скомбинировать их в новую молекулу. Это достигается глубоким распадом белковой молекулы до конечных продуктов гидролиза. При построении новых белковых молекул из продуктов расщепления запасных белков часть аминокислот, образовавшихся прн этом, не находит себе непосредственного применения вследствие указанного различия в составе белков. Эти лишние аминокислоты прн участии ферментов амидаз расщепляются далее иа аммиак н безазотистые соединения. Как было сказано выше, основным путем дезаминирования аминокислот у высших растений является окислительное дезаминирование, при котором образуются соответствующая кетокислота и аммиак. Одиако аммиак в растении никогда не накапливается в значительном количестве, поскольку вслед за распадом начинаются процессы синтеза. [c.359]

Получение веществ искусственным путем — важная и увлекательная задача химии. Однако в природе имеется много химических превращений, механизмы которых пока неизвестны ученым. Раскрытие этих секретов природы должно принести огромные материальные выгоды. Так, связывание молекулярного азота в химические соединения в промышленности осуществляется в чрезвычайно жестких условиях. Синтез аммиака из азота и водорода происходит при высоком давлении Ктысячи паскалей) и температуре (сотни градусов), а для синтеза оксида азота(И) из азота и кислорода характерна температура около 3000 °С. В то же время клубеньковые бактерии на бобовых растениях переводят в соединения атмосферный азот при нормальных условиях . Эти бактерии обладают более совершенными катализаторами, чем те, которые используют в промышленности. Пока известно лишь, что непременная составная часть этих биологических катализаторов — металлы молибден и железо. Другим чрезвычайно эффективным катализатором является хлорофилл, способствующий усваиванию растениями диоксида углерода также при нормальных условиях. [c.10]

Окнелительно-восстановительиые реакции имеют большое значе-ние в жизни и технике. В организмах животных и растений проте-кают весьма сложные окислительно-восстановительные реакции, в ходе которых выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности. Такие реакции можно наблюдать при сгорании различных видов топлива, в процессах коррозии металлов, при электролизе. Они лежат в основе получения металлов из руд. Их широко используют в промышленности при получении многих ценных продуктов аммиака, щелочей, азотной, соляной, серной кислот и т. д. Благодаря окислительно-восстановительным реакциям происходит превращение химической энергии в электрическую в гальванических элементах и аккумуляторах. [c.152]

Изучал химизм дыхания и брожения. Показал, что спиртовое брожение не является первой фазой дыхания (как считали до его работ), но оба этих процесса связаны общими промежуточными продуктами превращения углеводов. Установил, что дрожжи способны осуществлять реакцию Канниццаро с образованием спиртов и кислот, а грибок Aspergillus ni-ger — реакцию образования лимонной кислоты. Эти открытия послужили основой для разработки технических способов получения названных продуктов. Установил путь восстановления растениями нитратов до аммиака. Показал, что при фиксации атмосферного азота азотобактером образуется аммиак. Выяснил характер изменений фотосинтеза в течение суток. [107а] [c.259]

Бактериальный фермент, катализирующий связывание азота, представляет собой сложную белковую молекулу и носит название ншпрогеназы. У симбиотических форм Rhizobium этот фермент катализирует превращение атмосферного азота в аммиак, который переходит в цитоплазму клеток растения-хозяина, где превращается в глутамин, глутаминовую кислоту и далее в остальные амииокислоты. Генетический анализ показал, что успешное осуществление симбиотической азотфиксации требует координированной экспрессии большого числа различных бактериальных генов и многих генов растения-хозяина. У Rhizobium большая часть генов, имеющих отношение к азотфиксации,-так называемых генов m/-сгруппирована в плазмиде, имеющейся у этой бактерии. [c.179]

В последнее время с увеличением стоимости удобрений на первый план выдвинуты вопросы повышения эффективности их усвоения растениями. В частности, с целью снижения потерь азотных удобрений (из-за нитрификации, превращения в газообразный аммиак, вымывания из почвы и т. п.) разрабатывается технология производства медленнодействующих форм удобрений. К ним относятся малорастворимые формы— мочевино-формальдегидные, изобутилидендикарбамид, оксамид, удобрения с контролируемой скоростью высвобождения азота, обусловленной применением покрытий из синтетических материа- [c.267]

Некоторые почвенные бактерии и бактерии, обитающие в корневых клубеньках бобовых, обладают способностью фиксировать атмосферный азот при помощи сложной нитрогеназной системы. Круговорот азота в природе представляет собой результат четырех процессов образования аммиака путем связывания молекулярного азота в корневых клубеньках бобовых нитрификации аммиака, осуществляемой почвенными организмами, т.е. превращения его в нитраты ассимиляции нитратов высшими растениями, приводящей к образованию аммиака и, наконец, синтеза аминокислот из аммиака в организме растений и животных. [c.678]

В химическом круговороте азота принимают участие и многие другие микроорганизмы. Одни из них переводят органический азот в аммиак и аммонийные соли это гнилостные бактерии. Другие окисляют органический азот в нитриты это нитрозомо-нзды. Третьи переводят нитриты в нитраты это нитратомонады. Четвертые же восстанавливают нитратный азот, переводя его через тот же цикл превращений, которые происходят ним в растениях, в свободный азот (денитрифицирующие бактерии) и тем самым выводят азот из биохимической ветви круговорота азота (см. рис. 79). [c.336]

Снижение содержания углеводов при внесении повышенных доз азотных удобрений объясняется тем , что на многих этапах азотного обмена (при восстановлении нитратов до аммиака, биосинтезе аминокислот из аммиака, биосинтезе амидов, азотистых оснований, нуклеиновых кислот, белков и других азотистых соединений) растение затрачивает большое количество энергии, которую оно получает в процессе окисления углеводой. Углеродный скелет образуюш,ихся азотистых соединений также строится за счет углеводов или продуктов их превращений. Поэтому при интенсивном биосинтезе азотистых соединений содержание углеводов (или жиров) в растениях понижается. [c.417]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология