НАД участие в фиксации азота

Рис. 7.16. Важнейшие пути ассимиляции азота. Ионы аммония, содержащиеся в питательной среде, непосредственно поглощаются клетками (а). Ионы нитрата при ассимиляционной нитратредукции (б), а молекулярный язох (N2) при фиксации азота (в) восстанавливаются до ионов аммония. В органические соединения аммонийный азот переводится либо при участии АТР путем образования глутамина, либо без затраты АТР путем прямого восстановительного аминирования 2-оксоглутарата или пирувата.

Оба металла — железо и молибден, которые являются важными компонентами азотфиксирующих ферментов,— образуют устойчивые комплексы с молекулярным азотом. Этот факт уже сам по себе наталкивает на мысль, что оба металла принимают участие в процессе фиксации азота, по крайней мере на стадии его связывания с ферментом. К сожалению, комплексы, образуемые молибденом (табл. 27), по-видимому, не имеют прямого отношения к биологическим системам, поскольку в них участвует только молибден в состоянии окисления - -1 или О, притом с небиологическими лигандами, главным образом с третичными фосфинами. Такой состав комплекса, вероятно, необходим, чтобы одновременно выполнялся ряд требований, необходимых для связывания молекулярного азота наличие низколежащих тг-акцепторных орбиталей и занятых 0-донорных орбиталей. Хотя комплексы молибдена с молекулярным азотом не исследовались методом рентгеноструктурного анализа, следует ожидать, что молекула азота образует с атомом металла несимметричную структуру, присоединяясь к нему одним из своих атомов, как показано на рис. 50 [148]. Поляризация координированной таким способом молекулы азота приводит к тому, что валентное колебание попадает в инфракрасную область спектра. Значение (Ы—М) молибденовых комплексов (табл. 26) находится в интервале 1925—2220 см характерном и для комплексов N2 с Ре, Со, N1, Ки, [c.321]

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]

Участие молибдена в окислительно-восстановительных биохимических процессах естественно вытекает из его физико-химических свойств, поскольку наряду с другими своими ионами, способными претерпевать окислительно-восстановительные превращения, молибден образует легко переходящие друг в друга соединения Мо(У) и Мо(У1). Кроме того, молибден отличается от других биохимически активных ионов металлов тем, что он образует ряд состояний окисления — Мо(П1), Мо(У) и Мо(У1), которые стабилизируются в водной среде лигандами, распространенными в живых системах. Поэтому естественно ожидать, что этот элемент будет принимать участие в многоэлектронных реакциях переноса электрона, как, например, в процессе фиксации азота. В этих его особенностях может заключаться основная причина выбора именно этого элемента как катализатора биохимических окислительно-восстановительных реакций. [c.261]

Табл. 3 дает перечень молекул, о спектрах которых имеются достаточные сведения. Следует отметить, что в ней перечислены многие из молекул, принимающих участие в процессах фиксации азота. Таким образом результаты анализа спектров приобретают практический интерес. [c.61]

До сих пор нет доказательств участия в процессе фиксации азота окислительных стадий, хотя было высказано предположение, что окислительные реакции могли бы поставлять энергию на первых этапах фиксации. Все экспериментальные данные свидетельствуют в пользу восстановительного пути фиксации N2 для аэробных, факультативно анаэробных и анаэробных организмов. [c.595]

Клубеньковые бактерии, проникая в корни бобовых, индуцируют образование специфической клубеньковой ткани, и в этом заключается их важная роль в процессе связывания азота бобовыми. Вероятно, бактерии. выделяют какое-то вещество, под воздействием которого образуется на корнях бобовых специфическая клубеньковая ткань, обладающая соответствующей ферментной системой, при участии которой и осуществляется связывание атмосферного азота. И, может быть, когда-нибудь удастся установить химическую природу этого вещества, синтезировать его и искусственно, без участия бактерий, вызывать биологическое связывание азота атмосферы не только бобовыми,, но и другими растениями. Существующее до сих тор представление о том, что, фиксация азота атмосферы происходит в телах клубеньковых бактерий, нам кажется, не соответствует фактическому положению. [c.282]

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]

Таким образом, результаты опытов Коссовича говорили против мнения Франка относительно участия листьев в фиксации азота воздуха бобовыми растениями и подтверждали вывод из работ Гельригеля относительно роли клубеньков. [c.53]

Молибден является важнейшим микроэлементом растений, так как биологически активные вещества с его участием обеспечивают мягкую фиксацию азота превращают в аммиак или азотсодержащие продукты. [c.268]

Ind. a. Eng. hemistry, v. 7. 1935, p. 103) не указано, как высчитаны отдельные слагаемые, то мы не можем считать эти цифры непосредственно сравнимыми с приведенными выше для Германии и Данин. Особенно обращают на себя внимание две цифры — это высокая оценка участия азота навоза в общем балансе (она составляет 56,5% от выноса азота урожаями полевых культур) и еще более высокая доля участия фиксации азота другими путями (кроме бобовых). Но если эта цифра вообще трудно определима, то накопление азота бобовыми гораздо легче поддается учету, и интересно, что по этой статье мы находим цифру в 900 тыс т, или почти 20% от выноса азота урожаями. [c.157]

Аналогично объясняется и связь в координационных соединениях с участием молекулярного азота типа [Ни(МНз)5(Ы2)1 [Вр4]2, цис--[05(МНз)4(Мг)21С12 и др. Существование этих соединений указывает на возможность новых методов фиксации атмосферного азота (А. Е. Шилов, М. Е. Вольпин). [c.128]

Координационные соединения с участием молекулярного азота. Известная своей стабильностью молекула N2 является изоэлектронным аналогом молекулы СО. Однако она отличается с гень высоким ПИ (плохой донор электронов) и нулевым СЭ (плохой акцептор). Этому соответствует очень низкая ВЗМО и весьма высокая НСМО (см. 31). Расстояние ВЗМО — НСМО в N2 очень велико ( 9 эВ). В связи с этим долгое время не предполагало( ь, что молекула N2 может образовывать соединения, подобные кapбoн шaм. Открытие координационных соединений тяжелых переходных металлов типа [Ки(МНз)з(К2)] [Вр4]2, цис-[05(КНз)4(М2)2]С12 и других, в которых молекула N2 играет роль лиганда, составило новую главу в химии азота. Затем последовали н соединения легких переходных металлов [СоН(К2) (РКз)д] и т. п. Важность этих соединений в том, что через них проходит путь к новым методам фиксации атмосферного азота (А. Е. Шилов с сотр., М. Е. Воль-пин с сотр.). Химическая связь в этих соединениях имеет общие черты со связью в карбонилах метатглов. И здесь электроны несвязывающих -орбиталей металла ( 2 ) переходят частично на тс -разрыхляющие орбитали N2, а электроны ст-ВЗМО молекулы N3 переходят частично на связывающие орбитали комплекса [c.251]

Рис. 14.4. Расположение /-генов в кластере и некоторые кодируемые ими функции. Гены обозначены заглавными буквами красная стрелка под каждой из групп этих букв обозначает специфический //-оперон и указывает направление его транскрипции. Стрелки, отходящие от обозначений генов, показывают, какое участие в фиксации азота принимают продукты некоторых из этих генов. Г - флаводоксин, ГО - пируват флаводоксин оксидоредуктаза.

Открыта еще одна функция восстановленного ферредоксина — участие в фиксации азота. В реакции, катализируемой АТФ-зависимым ферментом (ферментами) нитрогенавой и приводящей к превращению N28 КНз, в качестве восстановителя может использоваться либо молекулярный водород, либо Фдгесг гл. XVII). На схеме (XII.39) показаны все эти различные пути использования восстановленного ферредоксина (некоторые из них обратимы) [c.332]

Восстановление азота до аммиака — это, по-видимому, хороший пример реакции, для которой природа не создала катализатора в прямом смысле этого слова. Как было отмечено в начале главы, суммарное восстановление азота до аммиака с использованием восстановителей, близких по окислительно-восстановительному потенциалу к водороду, представляет собой термодинамически выгодный процесс, однако присоединение первых двух электронов с образованием диимина термодинамически крайне невыгодно. В процессе эволюции возник лишь один способ фиксации азота, основанный на том, что первая стадия становится возможной благодаря использованию более эффективного восстановителя. Необратимое выделение водорода показывает, что при участии АТФ сначала образуется более эффективный, чем водород, восстановитель (потенциал которого неизвестен а сопоставление с ацетиленом показывает, что продуктом, который образуется на этой первоначальной стадии, может быть ч с-диимин. Таким образом, фермент катализирует две совершенно различные реакции (1) превращение двух восстановительных эквивалентов (2Н), которые вводятся в систему при потенциале, близком к потенциалу молекулярного водорода, в более эффективный восстановитель (2Н ) за счет гидролиза АТФ [c.236]

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]

Федоров утверждает, что в процессе фиксации азота атмосферы у всех бактерий принимает участие особый катализатор (фермент), имеющий двухкомионентное строение. В качестве коллоидного носителя выступают специфические белки протоплазмы, а в качестве активной группы участвует соединение, содержащее в своем составе карбоксильную, амин-ную и две рядом расположенные карбонильные группы. Это соединение является, повидимому, производным дикетоглю-таровой кислоты или близкого к ней соединения. [c.168]

Способ получения связанного азота в виде цианамида кальция возник из попыток получать цианиды щелочноземельных металлов вместо более дорогих цианидов щелочных металлов. В 1895 г. проф. Адольф Франк и д-р Никодим Каро высказали предположение, возникшее у них при изучении проблемы фиксации азота по обычному цианидному способу, что в качестве промежуточных продуктов могут образовываться карбиды это побудило их испробовать непосредственную обработку азотом карбидов бйрия и кальция. Было найдено, что карбиды бария и кальция вступают, в реакцию с азотом при несколько повышенной температуре, но ни в одном из этих двух случаев реакция не привела к образованию цианида. Дальнейшие работы в течение периода 1895—97 гг., в которых принимали участие многие другие исследователи помимо Франка и Каро, привели в конечном счете к выводу, что с карбидами щелочноземельных металлов образуются и цианиды и цианамиды, причем их соотношение зависит от условий реакции. В случае карбида бария и при температурах, при которых реакция протекает быстро, преобладает цианид бария, но в случае карбида кальция и при температуре, при которой реакция происходит также быстро, полученный продукт будет почти целиком состоять из цианамида кальция. [c.36]

Виртанен предположил, что гемоглобин, возможно, принимает непосредственное участие в фиксации азота, образуя гидроксиламин из N2. Однако он не представил никаких экспериментальных доказательств этого предположения. Представление о взаимосвязи между фиксацией N2 и гемоглобином подтверждается существованием корреляции между интенсивностью азотфиксации и содержанием гемоглобина в клубеньках [19]. В пользу этого представления говорит, далее, тот факт, что фиксация N2 не наблюдается раньше, чем в клубеньках -образуется гемоглобин, а также что фиксация прекращается, когда исчезает гемоглобин. Кроме того, известно, что азотфиксация чрезвычайно чувствительна к СО. [c.592]

Вопрос о роли Нг привлек к себе особое внимание после того, как было обнаружено, что гидрогеназа всегда содержится в комплексе ферментов, фиксирующих N2. Культуры азотобактера, растущие на NH в качестве источника азота, образуют значительно меньше гид-рогеназы, чем культуры, которые фиксируют N2. Это наводит на мысль о том, что гидрогеназа принимает участие в обмене азота. Недавно было обнаружено, что Нг может слун ить донором водорода при фиксации азота экстрактами и.г [c.594]

Доказательства, подтверждающие гопотезу об участии гидроксиламина в азотфиксации, основывались главным образом на изучении продуктов, выделяющихся из корневых клубеньков бобовых растений (аспарагиновая кислота, Р-аланин, оксиминоянтарная кислота). Однако, поскольку эти выделяющиеся соединения могли образоваться задолго до выделения и после того претерпеть самые разнообразные превращения, эти соединения не имеют прямого отношения к первичным продуктам фиксации азота. Таким образом, этим доказательствам недостает специфичности. [c.597]

Все вышеупомянутые реакции молекулярного азота связаны с участием комплексов переходных металлов, содержащих треш-фосфи-ны, т -циклопентадиенильные группы или обычные неорганические лиганды. С другой стороны, изучение активных центров фермента нитрогеназы показало, что в непосредственной близости от железосерной простетической группы типа ферредоксина располагаются один или два иона молибдена (III -V). Предполагалось, что атомы молибдена связаны с серными лигандами. Один из предложенных механизмов биохимической фиксации азота включает "боковую" (или Т1 -) координацию молекулы азота к восстановленному атому молиб- [c.186]

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]

Приводятся данные, что молибден необходим для фиксации газообразного азота синезелеными водорослями No to и АпаЬаепа. Вопрос о биохимической природе процесса фиксации азота еще до конца не решен не описан также механизм участия в этом процессе тяжелых металлов, в том числе и молибдена. [c.122]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология