Азот также Фиксация азота

Бесклеточные препараты нитрогеназы были выделены из целого ряда организмов. Всем этим ферментам свойственна быстрая инактивация в присутствии кислорода, что на первых порах сильно сдерживало развитие исследований. По-видимому, фиксация азота происходит в анаэробных участках клеток. Существует даже предположение, что леггемоглобин защищает азотфиксирующие ферменты корневых клубеньков от воздействия кислорода. Возможно, что леггемоглобин осуществляет также доставку Ог путем облегченной диффузии в аэробные митохондрии бактероидов при устойчиво низком давлении кислорода [8] [c.83]

В ТО же время бактерии бобовых растений, микроорганизмы почвы и водоросли в присутствии воды легко переводят атмосферный азот в аммиак при обычной температуре и нормальном давлении. Известно также, что атомы азота входят в состав нуклеиновых кислот и белков, играющих первостепенную роль в жизненных процессах. Долгое время оставалось загадкой, как в природных условиях в водной среде происходит биологическая фиксация азота, каков механизм связывания атмосферного азота с водородом й другими элементами при нормальном давлении и комнатной температуре. Основываясь на сходстве химических связей в молекулах азота и ацетилена, можно было предполагать, что синтез аммиака при обычных условиях может быть осуществлен при последовательном разрыве межатомных связей в молекуле N2 в присутствии соответствующего катализатора по схеме [c.122]

Изученные реакции сравнительно простых неорганических комплексов с молекулярным азотом служат моделями хорошо известной фиксации азота биологическими системами, например Аго1оЬас1ег уте1ап(1 ). Из этих бактерий путем экстракции выделены азотсодержащие ферменты было найдено, что они содержат железо и молибден [132]. Эти ферменты восстанавливают азот до аммиака, а также катализируют восстановление N20 до N2, НГ до N2 и ННз и НСН до СН4 и МНз [133]. В настоящее время нет конкретных данных, согласно которым можно было бы представить по стадиям восстановление азота до аммиака этими ферментами. Предполагают, что атомы железа и/или молибдена в ферменте — это та активная часть фермента, где происходит первоначальная активация молекулярного азота. [c.432]

Для биотехнологии особенно интересны те гены плазмид, в которых закодирована способность к фиксаций азота и деградации органических соединений, а также факторы вирулентности патогенных бактерий. [c.306]

Большой интерес представляют также попытки повысить эффективность биологической фиксации азота. Например, с помощью различных генетических манипуляций можно вызвать дерепрессию генов нитро-геназы. В результате выражение этих генов становится конститутивным (гл. 15, разд. Б, 1), а это дает возможность получать бактерии, способные фиксировать азот в почве или в клубеньках значительно быстрее, чем это делают природные штаммы. Обычно гены нитрогеназы репрессируются при накоплении в клетках глутамина, о чем подробнее говорится в разд. Б, 2. Гены азотфиксации обнаружены только в прокариотах. Важным достижением в области сельского хозяйства явилось бы осуществление переноса этих генов (с сохранением их функциональной активности) в зеленые растения (гл. 15, разд. 3. 4). [c.88]

С 1930 г. известно, что молибден необходим для бактериального связывания азота, поскольку фиксация азота прекращается, ели удалить из среды молибден, и восстанавливается, если его вновь ввести. Также нужны железо и магний. [c.654]

Проблемы выращивания сельскохозяйственных растений связаны с перспективой ввода в них генов устойчивости к стрессовым факторам, фитопатогенам, гербицидам и пестицидам, генов скороспелости, а также с расширением круга культурных растений, способных к симбиотической фиксации азота и т.д. [c.144]

Помимо фиксации азота, нитрогеназа катализирует также восстановление газообразного ацетилена до этилена [c.309]

В последнее время применяется метод фиксации азота в виде цианидов. Цианиды можно получать также из цианамида прокаливанием с углем и поваренной солью при 1400—1500° С по реакции [c.217]

Причиной появления соединений азота в воде кроме биологических загрязнений является и прямая фиксация азота из атмосферы клубеньковыми бактериями. Источником обогащения воды нитратами являются также окислы азота, образующиеся при грозовых разрядах и попадающие в водоемы с дождевыми водами. [c.178]

В литературе предложены различные пути решения проблемы фиксации атмосферного азота. Непосредственное окисление азота возможно в условиях высоких температур, достигаемых при взрывах или горении, в электрическом разряде, а также при воздействии быстрых электронов и у-излучения, в ядерном реакторе и т. д. [1]. [c.132]

Внимание исследователей в первую очередь привлекли каталитические системы, вызывающие полимеризагщю о.лефинов и ацетиленов [96]. Действительно, как уже было отмечено [96, 97], каталитические системы на основе солей переходных металлов и органических соединений Mg, Л1 (а также и Ь1ЛШ4) способны связывать молекулярный азот. Факт фиксации азота был непосредственно подтвержден опытами с использованием меченых атомов (1 Х) [98]. [c.193]

Окись углерода, которая оказывает ингибирующее действие на самые разнообразные ферменты, конкурирует с N2, являясь ингибитором фиксации азота растворимой ферментной системой из lostridium pasteurianum. При рсо, равном всего 0,0002 атм, фиксация азота растениями клевера в воздухе подавляется на 45—65%, а при Рсо, равном 0,004 атм, фиксация азота азотобактером в воздухе подавляется примерно на 45%. У бобовых растений тормозящий эффект СО может быть обусловлен связыванием гемоглобина клубеньков. Однако окись углерода ингибирует также системы, в которых гемоглобин не был обнаружен. [c.595]

Рассмотрены вопросы строения клеточной стенки у различных типов микрооргяниамов, химический состав и строение мембран, а также транспорт веществ через эти структуры с позиции биохимии. Дай раздел, посвященный метаболизму превращений в процессе роста и развития микроорганизмов. Детально освещены пути биосинтеза аминокислот, антибиотиков, витаминов, липидов, токсического начала микробных средств защиты растений, ксенобиотиков, нуклеотидов и нуклеозидов, их производных и флавинов. Рассмотрены некоторые аспекты синтеза биологически активных веществ у микробов, способных к биологической фиксации азота, а также у фотосинтезирующих и метилотрофных микроорганизмов. Кратко показаны взаимосвязи различных биосинтетических путей. [c.2]

Очень важной является группа серосодержаш их белков, которые называют ферредоксинами или железосеропротеинами. Эти белки участвуют в широком круге биохимических процессов, включая перенос электронов при фотосинтезе, а также фиксацию азота при участии важнейшего фермента этого процесса — нитрогеназы. Атом серы проявляет донорные свойства и образует прочные связи с атомами -металлов. В ферредоксинах и нитрогеназе важнейшая роль переносчиков электронов принадлежит сульфидам железа и молибдена. Эти сложные сульфиды имеют в качестве структурной единицы тетраэдрические кластеры, изображенные на рис. 20.7. Каждый атом железа связан с тремя атомами серы и одной молекулой аминокислоты цистеина. Четыре молекулы цистеина вместе с кластером Ге484 входят в белок ферредоксин. [c.486]

Закалку продуктов производят в трубчатых теплообменниках (скорость снижения т-ры до 10 К/с), посредством затапливания потока реагирующей смеси струями холодных газов или жидкостей (скорость закалки 10 -10 К/с), а также в кипящем слое, в охлаждаемых соплах Лаваля (скорость закалки до 10 К/с). Выбор скорости закалки и ее зависимости от времени может играть существ, роль в П. т. Так, при плазмохим. фиксации атм. азота воздух нагревают в электродутовЬм плазмотроне до т-ры 2000-5000 К и затем быстро охлаждают, причем снижение скорости охлаждения на начальных стадиях закалки с 10 до Ю К/с приводит к уменьшению концентрации оксида азота на 30%. При получении ультрадисперсных порошков скорость закалки влияет как иа дисперсность целевого продукта, так и на его физ.-хим. св-ва. [c.554]

Таким образом, более перспективно повышение эффективности фиксации азота в уже существующих природных системах за счет воздействия на гень1, контролирующие этот процесс, а также увеличение мощности корневой системы бобовых растений и создание новых азотфиксирующих систем с помощью методов клеточной инженерии. [c.153]

Аммиак, хотя и является продуктом биологической фиксации азота, не накапливается в организмах, способных выполнять этот процесс. Если азотфиксирующий организм связан с высщим растением, аммиак может храниться в виде аминокислот аспарагина и глутамина. В других случаях связанный азот в виде аммиака выделяется в окружающую среду, где его могут непосредственно использовать другие организмы, не способные к самостоятельной фиксации азота. Аммиак может быть также подвергнут процессу нитрификации, в котором нитрифицирующие бактерии окисляют его до нитрат-иона (схема 7). [c.403]

Поскольку клеткам, растущим в условиях метаболической перегрузки, не хватает энергии для нормального функционирования, затрагиваются прежде всего такие энергоемкие метаболические процессы, как фиксация азота или синтез белков. Могут изменяться также размер и форма клеток, образовываться слищком много внеклеточного полисахарида, склеивающего клетки друг с другом и затрудняющего микрофильтрацию. [c.128]

Все известные нитрогеназы содержат два кисло-родчувствительных компонента 1 и П. Компонент I - это комплекс из двух а-субъединиц (массой примерно 50 ООО Да каждая), двух 13-субъединиц (примерно 60 ООО Да каждая), 24 молекул железа, двух молекул молибдена и железомолибденового кофактора, обозначаемого РеМоСо (рис. 14.1). Компонент И состоит из двух а-субъединиц (примерно 32 ООО Да каждая) и из неизвестного числа молекул железа, причем его а-субъединицы не аналогичны таковым в компоненте Г Для фиксации азота необходимы оба компонента, комплекс магния и АТР, а также источник восстановительных эквивалентов [c.308]

Так как молекулы азота и кислорода имеют постоянные дипольные моменты, то термоэлектретный эффект связан, по-видимому, с поляризацией этих молекул в поле адсорбента. Возможна также фиксация катионов цеолита при адсорбции молекул кислорода и азота, или поляризация самого адсорбента молекулами адсорбированного вещества. Вопрос этот требует дальнейших исследований. [c.284]

При изучении фиксации азота было обнаружено, что в бесклеточ-ных экстрактах необходим еще пируват натрия. При этой реакции накапливалось также большое количество СО2 + Н2. Оказалось, что пируват расщепляется под действием пируватформиатлиазы до ацетил-КоА и фермента [c.143]

В некоторых работах, посвященных фиксации азота в присутствии комплексов титана, приводятся доводы в пользу того, что в реакции существенную роль играют двухъядерные комплексы металла с азотом [39, 49, 56]. Бринцин-геру [39] удалось получить димерные комплексы титана типа [(СбНб зТЮЛг, которые оказались активными фиксаторами молекулярного азота. Шилов и Шилова [56] также выделили двухъядерные комплексы титана с азотом, применив глубокое охлаждение систем, в которых протекала реакция восстановления азота [56]. Эти комплексы при температуре выше —80 °С разлагаются с выделением гидразина, а при гидролизе выделяют аммиак [57]. [c.251]

Научные работы посвящены изучению механизмов действия ферментов и других физиологически активных веществ, а также инсектицидов. Установил (1950-е) механизм взаимодействия фосфорорганических инсектицидов с ферментом холннэстеразой, что позволило планировать (с 1967) синтез новых инсектицидов и лекарственных веществ с антихолинэстеразным действием. Развил исследования по кинетическому анализу ферментативных реакций в присутствии необратимо действующих ингибиторов. Изучил электронный механизм ферментативной фиксации азота, выделил участвующие в этом процессе белки, содержащие железо негеминовой природы и молибден (1963—1966). Изучал (с 1967) кинетику и механизм действия ко-ферментов. [23] [c.603]

Наряду с подобным механизмом полимеризации метакриловой кислоты в ультразвуковом режиме имеет место также протекание других химических реакций и образование промежуточных соединений (первичных амидов) путем фиксации азота из атмосферы [91. Это подтверждается появлением на ИК-спектрах полос 1595, 1635, 3390 и 3190 см , которые можно отнести соответственно к деформационным колебаниям ЫНз-группы, поглощению карбонильной группы и валентным колебаниям связанных групп ЫН. [c.124]

Испытываются также и биологические подходы, с помощью которых можно было бы сделать атмосферный азот более доступным. Была, например, предпринята попытка определить, нельзя ли заселить различными видами азотфиксирующих бактерий или какими-нибудь их мутантами обычные небобовые культурные растения, в частности кукурузу, и таким путем создать новые полезные симбиотические ассоциации. Попутно обнаружилось, что в корнях ряда небобовых растений тропических стран тоже обитают азотфиксирующие бактерии. К сожалению, таким растениям для фиксации азота требуется очень теплая поч- [c.677]

Если нет молекулярного азота, нитрогеназная система восстанавливает протоны до молекулярного водорода. Таким образом, нитрогеназная система обладает также свойствами АТР-зависимой Нд-образующей гидрогеназы. Поскольку молекулярный водород образуется и в присутствии Nj, можно включить соответствующую реакцию в уравнение, описывающее фиксацию азота [c.402]

Фиксация азота клубеньковыми бактериями и азотобактером, а также аммонификация имеют важное значение для сельского хозяйства. Этими процессами не исчерпываются, одняко, все возможности обогащения почвы минеральным азотом. [c.42]

Можно понять специалистов в области координационной химии, полагающих, что, хотя чисто органические ферменты — замечательные катализаторы сами по себе, однако в присутствии ионов металла их химическая активность существенно повышается, вследствие чего возрастает интерес к ним с точки зрения химии. Известно много примеров различных ферментов, содержащих и не содержащих металла, которые катализируют одну и ту же реакцию, действуют на один и тот же субстрат или образуют один и тот же продукт. Так, например, электрон-транспортные белки могут содержать флавины, железопорфирины или ферредоксины, а ферменты, катализирующие восстановление перекиси водорода органическими субстратами, могут также содержать или флавины, или железопорфирины (разд. 8.1). Однако есть и другие реакции, которые, насколько это известно в настоящее время, могут происходить только в присутствии ферментов, содержащих переходные металлы это фиксация азота (разд. 9.2), восстановление нитрата до нитрита (см., в частности, 132]) и некоторые реакции изомеризации, в которых участвуют кобальткорриноиды (разд. 10.2) [18, 1811. И несомненно, должны существовать многие реакции, которые более эффективно катализируются ферментами, содержащими переходные металлы. Эти металлобелковые комплексы или металлоферменты участвуют во многих процессах биологического обмена веществ, однако две реакции заслуживают специального упоминания по двум причинам. Во-первых, эти реакции представляют основной путь, по которому молекулярный азот или нитрат-ионы включаются в биологический обмен. Во-вторых, они тесно связаны с основными способами генерации и конверсии энергии в биологии как переносчики электронов и, возможно, в процессе выделения кислорода в хлоропластах как переносчики электронов и в реакции с кислородом, сопряженной с фосфорилированием и, наконец, при выделении водорода и метана при анаэробной ферментации. [c.134]

В регуляции скорости важную роль могут играть аминокислотные остатки, окружающие координационный центр. Белок может ускорить реакцию путем связывания субстрата вблизи металла в предравновесном состоянии, что приведет к увеличению времени контакта, или путем более благоприятной ориентации субстрата по отношению к металлу. В этом отчасти состоит механизм, удерживающий ион НОг вблизи активного центра (см. выше), который способствует ускорению реакций Ре -каталазы и Ре -пероксидазы с перекисью водорода (разд. 8.6). Порфириновый лиганд также может играть определенную роль в связывании гидрофобных субстратов. Связывание субстратов белком и лигандами, вероятно, должно быть довольно слабым и происходить в зависимости от природы субстрата при участии водородных связей, электростатических или вандерваальсовых взаимодействий. Очевидное условие протекания реакций, в которых участвуют несколько активных центров, состоит в том, чтобы эти центры находились вблизи друг друга. Так, по всей вероятности, осуществляется фиксация азота, для которой требуется один активный центр (по-видимому. [c.242]