Фиксация азота растениями

Молнии и сгорание могут способствовать связыванию , или, как говорят, фиксации атмосферного азота растениями, т. е. превращению азота в усваиваемую растениями форму. Кроме того, некоторые растения, называемые бобовыми (например, клевер или люцерна), содержат в корнях бактерии, связывающие азот. [c.514]

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]

Даже в такой сложной системе, как фотосинтез, можно осуществить изменение или перестановку определенных генов, влияющих на характеристики процесса. Уже есть аргументы в пользу того, что возможно более эффективное поглощение углекислого газа растениями, в результате чего повысится и эффективность фотосинтеза. На этом пути еще предстоят фундаментальные исследования (и, хочется верить, — открытия). Есть немало и других фундаментальных проблем, например, фиксация азота растениями (мы только начинаем понимать, почему природа создает для этого столь сложные структуры). [c.48]

Есть пока только мечта гены, ответственные за процесс фиксации азота, перенести в зеленые растения и без участия бактерий осуществить биологическую фиксацию азота. Если это будет возможно, то отпадет необходимость вносить в землю азотсодержащие удобрения. Конечно, это мечта, но следует надеяться - не очень далекого будущего. [c.149]

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]

Культивирование бобовых растений является мощным средством общего поднятия урожайности, так как накапливаемый их корнями азот сохраняется в почве. Так, клевер или люпин дает примерно 150 кг связанного азота на 1 га. Каждый куст люпина (или другого бобового) есть в сущности миниатюрный завод по утилизации атмосферного азота, работающий даром за счет солнечной энергии (Д. Н. Прянишников). С химической стороны процесс фиксации азота клубеньковыми бактериями еще недостаточно выяснен, но ведет, по-видимому, к образованию аммиака (9). [c.435]

Одна из важных проблем генной инженерии - освоение фиксации азота. Трудность ее решения состоит в совершенно различной регуляции генов в бактериальных и растительных клетках. Процессы, протекающие в азот-фиксирующих бактериях и их симбионтах - растениях - анаэробные и аэробные соответственно. [c.63]

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]

Лит Проблемы фиксации азота, М, 1982, Молекулярные механизмы усвоения азота растениями, М, 1983. Н П Львов [c.64]

Важную роль в указанном направлении играют расширение и усовершенствование существующих биотехнологических процессов, создание новых. В частности, большие перспективы связаны с введением в растение комплекса генов, управляющих фиксацией азота. [c.5]

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]

Функция неизвестна возможно, участвует в липоид-иом -обмене, может препятствовать кариесу зубов Действует совместно с инсулином при усвоении углеводов. Соединяется с фосфатами нуклеиновых кислот влияет на синтезы нуклеиновой кислоты, липида и холестерина Осадитель в реакциях окисления — восстановления. (Участвует в фиксации азота в растениях) [c.277]

Глобины — это мономерные или олигомерные гемсодержащие белки. Они встречаются в разнообразных организмах, в том числе в бобах, насекомых и человеке [145]. Представители семейства глобинов участвуют в транспорте О2, в фиксации азота клубнями корней бобовых растений, регулировке наполнения плавательного пузыря некоторых видов рыб и в других биологических функциях 1549, 550]. Были изучены трехмерные структуры большого числа [c.219]

Какова роль бактерий и растений в биологической фиксации азота [c.150]

Найдены и свободно живущие бактерии, которые могут дать до 50 кг азота на гектар. Этот биологический метод фиксации азота щироко используется. Часть азота поступает в почву с отмирающими растениями и животными остатками, навозом и пр. Однако часть этого связанного азота в свою очередь выделяется в свободном состоянии. [c.93]

Новым направлением в фиксации атмосферного азота является так называемый ферментативный метод с использованием комплексных соединений переходных металлов (железа, хрома, молибдена), в котором используется принцип естественной фиксации азота растениями в прирбдных условиях [c.186]

Другое интенсивно разрабатываемое направление — генетические исследования фиксации азота растениями. Применение рекомбинантной ДНК могло бы привести к разработке методов контроля за старением растений с целью увеличения периода фиксации азота или создания штаммов, более эффективно фиксирующих азот. Еще более увлекательной задачей было бы генетически перенести способность фиксировать азот на продовольственные культуры и сделать их самоудобряющимися . [c.42]

Элементарный азот реагирует при комнатной температуре с образованием аминокислот и белков в клубеньках некоторых растений. Реакцию катализируют ферменты, а энергию, необходимую для эндотермических процессов, обеспечивает фотосинтез. Химия этого процесса фиксации азота растениями не известна. Полученные в настоящее время данные указывают на то, что катализирующие этот процесс ферменты содержат железо или молибден в двух различных центрах. Один ценпр связывает молекулу N2, а другой активирует перенос электрона к связанной молекуле N2, что приводит к ее восстановлению до NH3 или RNH2, вероятно, через промежуточное образование N2H2 и N2H4. [c.437]

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]

Большая часть азота биосферы существует в виде химически очень инертного N2, на долю которого приходится до 80% всех молекул воздуха. Фиксация азота происходит в основном либо под действием молний (приводящих к образованию окислов азота, из которых затем получаются нитрат и нитрит), либо в результате жизнедеятельности бактерий [1]. Определенный вклад в фиксацию азота вносит и человек, производящий химические удобрения. Взаимопревращения между нитратом и нитритом, с одной стороны, и аммиаком и органическими азотистыми соединениями — с другой, относятся к активным биологическим процессам. Некоторые из таких реакций уже обсуждались в Гл. 10 Например, мы рассмотрели окисление бактерия.ми ЫНз в N0 2 и N03 (гл. 10, разд. Е, 1) и восстановление НОз в N02 [уравнение (10-32)]. Для многих бактерий и, высших растений такое восстанов- [c.81]

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]

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]

Нитрагин — наиболее распространенное бактериальное удобрение, используемое для инфицирования семян бобовых растений. Клубеньковые бактерии принадлежат к роду Rhizobium. Это аэробные небольшие палочковидные, иногда подвижные, грамотрицательные, бесспоровые бактерии. В клубеньках корневой системы растений бактерии образуют разнообразные по форме бактериоиды. Клубеньковые бактерии хорошо растут на средах, содержащих экстракт (отвар) из бобов или других растений, при температуре 20—26°С и pH 7,0. Для каждой культуры бобовых растений нитрагин готовят из соответствующих штаммов группы клубеньковых бактерий, которые микробиологи получают путем тщательного отбора, исходя как из способности фиксации азота, так из интенсивности проникновения бактерий в клубеньки корневой системы растений. [c.129]

Роль К. pneumoniae в общем биологическом процессе связывания азота не является основной. Поэтому в целях модификации процесса фиксации азота почвенными бактериями, представляюшими большой интерес с точки зрения стимуляции роста растений, были кло- [c.312]

Имея в виду всю сложность процесса фиксации азота микроорганизмами, можно сделать вывод, что простого введения в недиазотроф-ную клетку-реципиент одного или двух nif-re-нов недостаточно для того, чтобы она приобрела способность связывать азот. Более того, даже введение в геном растений полного кластера nif-генов длиной 24 т. п. н. не даст необходимого [c.313]

Фиксация азота вносит совсем небольшой вклад в тот положительный эффект, который дают бактерии, стимулирующие рост растений. Не все такие бактерии являются диазотрофами, а многие из них усваивают лишь ограниченное количество азота. [c.326]

Молекулярные основы фиксации азота всесторонне исследовались на К. pneumoniae, которая может служить модельной системой для изучения симбиотических бактерий семейств Rhizobium и Bradyrhizobium. Детально охарактеризована нитрогеназа, азотфиксирующий фермент. Молекулярно-генетические исследования показали, что фиксация азота бактериями — это сложный процесс в нем участвует семь координированно регулируемых оперонов, кодирующих в общей сложности 20 разных белков. Это делает пока невозможным создание с помощью методов генной инженерии растений, которые могли бы сами усваивать азот, и других азотфик-сирующих бактерий. [c.327]

Вступая в симбиотические отношения с растениями, штаммы Rhizobium стимулируют образование на их корнях клубеньков, где и происходит размножение этих бактерий и фиксация азота. Разумно бьию предположить, что, если с помощью методов генной инженерии удастся создать бактерии, способствующие образованию большего количества клубеньков, конкурентоспособность инокулирующих штаммов Rhizobium в борьбе за место на корнях растений-симбионтов повысится по сравнению со штаммами дикого типа. К сожалению, обнаружилось, что в образовании клубеньков участвует множество разных генов, и эта сложность затрудняет проведение соответствующих молекулярно-генетических экспериментов. [c.328]

Процесс фиксации азота обнаружен только в клетках прокариот. Однако он тесно связан с азотным питанием бобовых и небобовых растений, образующих симбиотические и ассоциативные азотфцк-сирующие системы. [c.141]

Фиксация азота требует значительной затраты энергии. Растения используют для этого энергию солнечного света, улавливаемую в процессе фотосинтеза. Расчеты показали, что для связывания бактероидами Rhizobium одной молекулы азота (N2) необходимо 25-35 молекул АТР. [c.179]

В синтезе цитруллина из орнитина участвует реакция карба-моилнрования. В корневых клубеньках некоторых растений, например ольхи, реакция карбамоилирования орнитина представляет собой основной путь фиксации азота. Активным источником карбамоильных групп служит карбамоилфосфат, который образуется в результате реакции [c.404]