Процесс фиксации молекулярного азота

Активация молекулярного кислорода за счет комплексообразования имеет большое биохимическое значение. Классическим примером является присоединение кислорода к гемоглобину (см. стр. 625). Образование комплексов с участием молекул N2 в качестве лигандов играет важную роль при фиксации атмосферного азота клубеньковыми растениями, а также в процессе каталитического синтеза аммиака. По-видимому, в естественных условиях (обычные температура и давление) биохимическое связывание атмосферного азота осуществляется с участием комплексов Ре и Мо. [c.464]

Какие химические процессы служат источником энергии при микробиологической фиксации молекулярного азота и восстановлении сульфатов [c.75]

Среди соединений азота большой интерес представляют комплексы, в которых молекула азота связана с ионом (или ионами) металла. Хорошо известны комплексы молекулы N2 с соединениями молибдена, кобальта, железа, никеля, рутения, рения, осмия и др. Подобного рода комплексы не являются экзотическими — они имеют прямое отношение к проблеме фиксации атмосферного азота и вопросам моделирования нитрогеназы (фермента, катализирующего процесс нитрификации). Интерес к таким соединениям стимулируется и практическими, и теоретическими причинами. В частности, относительная легкость образования соединений молекулярного азота дает возможность оценить, в какой мере справедливы обычные утверждения о его малой химической активности. [c.176]

Молекула N2 чрезвычайно прочна. Чтобы разорвать три связи между двумя атомами в молекуле N2, необходимо затратить 941 кДж/моль, поэтому восстановление N2 до NH3 химическим путем — очень энергоемкий процесс. Фиксация молекулярного азота, до сих пор обнаруженная только у прокариот, осуществляется с помощью ферментной системы — нитрогеназы, состоящей из двух компонентов малого, содержащего железо и серу (Ре-белок), и большого, в состав которого дополнительно входит молибден (МоРе-белок). Соотношение между ними у разных азотфиксирующих прокариот колеблется от 1 1 до 2 1, хотя в целом нитрогеназы из разных источников обнаруживают значительное сходство. [c.249]

Основные ферментативные реакции, в к-рых участвует Ф.,— фиксация азота и фотосинтез. В процессе фиксации молекулярного азота Ф. является, веро- [c.211]

Процесс фиксации молекулярного азота [c.213]

Все это указывает на то, что кобальт является необходимым элементом для бобовых культур и играет важную и специфическую роль в процессе фиксации молекулярного азота. [c.265]

Прокариоты морфологически относительно слабо дифференцированы, поэтому среди них можно различить лишь ограниченное число форм. В основном это либо сферические формы, либо прямые и изогнутые палочки. С таким внешним единообразием удивительно контрастирует чрезвычайное многообразие и пластичность метаболических процессов. В то время как животные и растения нуждаются в молекулярном кислороде, многие группы прокариот способны жить без доступа воздуха (в анаэробных условиях), получая необходимую для роста энергию в результате брожения или анаэробного дыхания. Другие группы прокариот обладают способностью использовать энергию света и строят нужные им вещества либо из органических соединений, либо из углекислоты (двуокиси углерода). Некоторые бактерии могут получать энергию путем окисления различных неорганических соединений или элементов. Среди бактерий широко распространена также способность к фиксации молекулярного азота. [c.12]

Интересна идея фиксации молекулярного азота в виде гидразина при электролизе метанольного раствора хлорида и перхлората магния или хлорида лития [14], содержащего незначительные добавки соединений молибдена (10 " моль/л) [19]. При 25° С метанольный раствор насыщали азотом. В процессе его электролиза в течение 60 мин при плотности тока 0,1 — 10 А/м на ртутном катоде, отделенном от графитового или платинового анода диафрагмой, получались растворы, содержащие (1—3) -10" моль гидразина, что соответствует выходу 1-3%. [c.189]

Одним из удивительных явлений природы является биологическая фиксация молекулярного азота атмосферы. Этот процесс, грандиозный по своим масштабам и исключительно важный в народнохозяйственном отношении, осуществляется микробами, живущими главным образом в почве и водоемах. От их деятельности зависит плодородие почвы. Вычислено, что над каждым [c.117]

В результате электрохимических процессов возможно генерирование некоторых соединений, которые участвуют в каталитической фиксации молекулярного азота с целью синтеза из него аммиака. Электролизу с алюминиевым анодом и нихромовым катодом подвергали раствор, со-держаш,ий 60 моль/л 1,2-диметоксиэтана, 1,68-10" моль/л изопропилата титана, 7,6-10 моль/л нафталина, 8,6-10 моль/л хлорида тетрабутиламмония и 42-10 моль/л изопропилата алюминия [456]. В процессе электролиза через электролит данного состава пропускался чистый азот. Электролиз проводили при напряжении на ячейке 40 В. За 11 сут было пропущено 0,155 Ф электричества. [c.141]

Современные процессы фиксации азота представляют собой реакции грубой силы , которые основаны на применении неорганических катализаторов при высоких температурах и давлениях или же происходят в электрическом разряде. В противоположность этому фиксация молекулярного азота ферментативными системами многих микроорганизмов происходит с высокой скоростью в мягких условиях. Участие в этих процессах ферментов, содержащих переходные элементы, привело к выводу, что активация азота, возможно, обусловлена образованием его комплексов с металлом фермента. После этого активированная молекула азота может подвергаться восстановлению до аммиака. В соответствии с этим активация молекулярного азота может быть осуществлена без использования биологической системы — путем образования комплексов переходных металлов, содержащих азот. [c.351]

К категории процессов, в которых роль меди связана с деятельностью неспецифических белковых комплексов элемента, можно отнести азотный обмен растений. Установлено, что медь активирует реакцию восстановления нитритов, фиксацию молекулярного азота и, наконец, есть все основания связывать действие меди с функцией протеаз. Вполне возможно, что результатом блокирования протеолиза при дефиците меди является задержка распада белка. [c.182]

Фиксация молекулярного азота промышленным путем, т. е. синтез аммиака из молекулярных азота и водорода, требует огромных затрат энергии, высокой температуры и давления, а также наличия катализаторов. Поэтому можно только удивляться такой экономичности, универсальности и тому совершенству, с которыми осуществляет процесс фиксации азота живая материя. Исследованиями показана возможность фиксации атмосферного азота при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении в присутствии комплексов переходных металлов. Такие [c.363]

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]

Аммиак, поступивший в растение извне, образовавшийся при восстановлении нитратов или в процессе фиксации молекулярного азота, далее усваивается растениями с образованием различных аминокислот и амидов. Аммиак может ассимилироваться путем аминирования или амидирования целого ряда соединений, однако ведущая роль в процессе первичного связывания аммиака у высших растений принадлежит реакциям биосинтеза глутаминовой кислоты и ее амида — глутамина. [c.231]

Энергия в форме электрохимического градиента ионов водорода может использоваться в различных энергозависимых процессах, локализованных на мембране. Синтез АТФ за счет А[Хд+ можно рассматривать как пример химической работы. За счет энергии А[ЛнЧ- могут осуществляться и другие виды химической работы в клетке синтез неорганического пирофосфата, катализируемый связанным с мембраной ферментным комплексом обратный перенос электронов, приводящий к восстановлению НАД(Ф)+ фиксация молекулярного азота. Недавно было показано, что энергия в форме A x - используется для [c.88]

Во многих лабораториях мира ученые настойчиво разрабатывают одну из самых сложных, но вместе с тем практически наиболее важных проблем— проблему механизма ферментативного катализа. Когда она будет полностью решена, современная нам химическая промышленность уступит место совершенно новому химическому производству, основанному на принципе ферментативного катализа,—производству, где с огромными скоростями, 100%-ными выходами, избирательно, без побочных продуктов, в мягких условиях (низкая температура и давление и т.п.) будет осуществляться превращение одних веществ в другие. Более того, полная расшифровка ферментативных механизмов таких процессов, как фотосинтез, биосинтез белков, фиксация молекулярного азота и т. п., и воспроизведение их на этой основе в лаборатории и промышленности могут в корне изменить способы добывания пище- [c.146]

Другим источником является биологическая фиксация молекулярного азота, которую осуществляют многие группы микроорганизмов. Она безвредна для человека и окружающей среды (в том объеме, в котором она осуществляется в агрофитоценозах и в естественных экосистемах). Большая часть азота в природе фиксируется симбиотическими азотфиксаторами. Они используют продукты фотосинтеза макросимбионта для покрытия энергетических затрат на фиксацию азота и передают связанный азот растению. Способность формировать азотфиксирующие симбиозы, однако, приобрели в процессе эволюции только определенные виды растений и микроорганизмов. [c.54]

Без многих процессов, которые осуществляют микроорганизмы в природе, жизнь на Земле давно бы прекратилась или приняла другие формы. Наглядным примером значения микроорганизмов в природе является их активное участие в разложении азотсодержащих органических веществ в почве, ведущем к образованию аммония и нитратов, а также фиксация молекулярного азота, от чего зависит рост растений. [c.27]

Клубеньки бобовых культур, где осуществляются процессы фиксации молекулярного азота, содержат больше молибдена, чем остальные ткани бобовых растений. Участвуя в фиксации молекулярного азота бобовыми культурами, молибден оказывает существенное влияние на увеличение содержания белков, хлорофилла и витаминов в тканях растенпй. [c.263]

В клетках некоторых цианобактерий защита нитрогеназы обеспечивается разной локализацией систем фиксации N2 и оксигенного фотосинтеза. Процесс фиксации N2 локализован в гетероцисте - толстостенной дифференцированной вегетативной клетке с четко выраженными физиологическими и биохимическими особенностями. Ферменты, отвечающие за фиксацию молекулярного азота в гетероцистах, защищены толстой клеточной стенкой от атмосферного кислорода и кислорода, выделяемого в процессе оксигенного фотосинтеза. [c.421]

Возмещение потерь почвенного азота происходит из нескольких источников. Это прежде всего органические остатки отмирающей биомассы, образующие самый мощный поток азота, вносимый в почву. Второе место по значению занимает процесс фиксации молекулярного азота атмосферы (азотфиксации) клубеньковыми бактериями, живущими в симбиозе с бобовыми и другими растениями. Кроме клубеньковых бактерий азотфик-сация осуществляется свободно живущими в почве микроорганизмами рода азотобактер, клостридиями, одноклеточными грибами и водорослями. Все эти микроорганизмы восстанавливают азот при участии фермента нитрогеназы и железосодержащих белков ферредоксинов. [c.423]

Физиологическая роль кобальта в растении изучена значительно меньше, чем в организме животного. Однако опубликованные в последние годы новые данные позволяют отнести этот элемент к числу необходимых для высших растений. Установлено, что он необходим для бобовых и небобовых сельскохозяйственных культур, а также играет важную и специфическую роль в процессе фиксации молекулярного азота. [c.187]

Участие меди показано также в энзиматическом восстановлении гипонитрита у Neurospora rassa. Есть основания предполагать активирование медью процесса фиксации молекулярного азота. Этот элемент по данным ряда авторов стимулирует фиксацию азота некоторыми видами клевера. [c.170]

Взаимодействием Ti b с металлическим магнием и Nz в тетрагидрофуране был получен черный кристаллический комплекс состава [TiNMgj b ТГФ], при гидролитическом разложении которого выделяется NHa. Общим результатом является фиксация молекулярного азота при обычных условиях, т. е. принципиальная аналогия с бактериальными процессами (IX 4). Известны и другие химические системы, работающие подобным образом. [c.655]

Возможно, что расщепление пирувата до СО2 и ацетил-СоА в некоторых случаях обеспечивает получение восстановителя с очень низким потенциалом, предназначенного для других биохимических процессов. Примером может служить биологическая фиксация молекулярного азота (гл. 14, разд. А) возможно, что восстановленный ферредоксин или (у Аго1оЬ(1Ыег) флаводоксин с очень низким потенциалом (разд. Р1,5) генерируется при расщеплении пирувата и используется далее в процессах фиксации N2 [141]. В то же время последовательность реакций (8-66) может чаще действовать в обратном направлении в процессах биосинтеза (гл. И, разд. В, 1). [c.273]

Величина энергии поддержания жизнедеятельности в значительной степени зависит от условий роста. Так, для Azotoba ter vinelandii, фиксирующего азот при низком (0,02 атм) и высоком (0,2 атм) уровне растворенного кислорода, она колеблется от 22 до 220 ммоль АТФ на 1 г биомассы, т.е. прямо пропорциональна концентрации растворенного О2. Клетка тратит много дополнительной энергии для защиты от избытка кислорода, ингибирующего ферментную систему, ответственную за фиксацию молекулярного азота. Энергия поддержания жизнедеятельности обычно составляет 10—20% всей энергии, расходуемой в энергозависимых процессах. Описаны, однако, условия, в которых бактерии расходуют на поддержание жизнедеятельности до 90 % вырабатываемой энергии. [c.108]

Начиная с 1960 г. биохимия фиксации азота развивается быстрыми темпами, после того как было установлено, что фиксация молекулярного азота возможна бесклеточными экстрактами. Современный обзор имеющихся в этой области результатов дан в работах [44, 98]. Все биохимические данные, приведенные в этой главе, кроме указанных особо, взяты из этих обзоров. Так называемые нитрогеназные ферменты катализируют восстановительную фиксацию азота с образованием аммиака. Сведений об окислительной фиксации с образованием нитратов не появлялось. Пока еще получено мало данных о механизме реакции и природе активных центров, однако некоторые важные свойства этого процесса надежно установлены, и интересы исследователей концентрируются именно на механизмах процессов, которые природа создала для решения проблемы связывания молекулярного азота. [c.229]

Таким образом, изучение фиксации молекулярного азота при функционировании всей симбиотической системы в целом и при одновременном использовании метода изолированных клубеньков может представить более широкие возможности для дальнейшего прогресса в познании меха1низ1ма этого процесса, чем использование для этих целей только изолированных клубеньков. [c.201]

Установлено, что источником углерода для клубеньковых бактерий являются органические соединения, среди которых важное место занимают углеводы из группы дисахаридов и моносахаридов. Для развития Ba terium radi i ola в чистой культуре, кроме углеводов, необходимы зольные элементы и азот в связанной форме. Новейшими исследованиями установлено, что фиксация молекулярного азота является ферментативным процессом. [c.334]