Бактерии фиксация

Рис. 29. Электронные микрофотографии рибосом на ультратонких срезах а — участок цитоплазмы клетки печени крысы (предоставлена проф. Ю. С, Ченцовым, МГУ им. М, В. Ломоносова). Видны рибосомы на мембранах шероховатого эндоплазматического ретикулума, а также группы свободных рибосом. Фиксация глютаральдегидом б — клетки морской бактерии Vibrio alginolyti us (предоставлена Л. Е. Бакеевой, МГУ им. М. В, Ломоносова). Видно, что цитоплазма наполнена рибосомами. Фиксация четырехокисью осмия

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]

Содержание молибдена в растительной массе невелико. Например, в бобовозлаковой смеси, собираемой на сено, в пересчете на 1 га площади содержатся десятки, редко сотни граммов указанного элемента. Несмотря на это. молибден совершенно необходим для нормального роста и питания растений. Важнейшей стороной физиологического действия этого микроэлемента следует считать его влияние на азотистое питание растений. У растений из семейства бобовых (клевер, вика, люпин, горох и др.) молибден играет исключительно большую роль в стимулировании процесса фиксации свободного азота воздуха клубеньковыми бактериями. Повышается использование атмосферного азота и свободно живущими в почве азотфиксирующими микроорганизмами (разные виды азотобактера). Молибденовые микроудобрения оказывают положительное влияние и на другие культуры. [c.515]

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]

Гемоглобин и миоглобин —комплексы железопорфиринов с белками, выполняющие функцию фиксации и транспорта молекулярного кислорода в организмах животных. Цитохромы, имеющие аналогичную принципиальную структуру, выполняющие роль переносчика электрона в схемах фотосинтеза, дыхания, окислительного фосфорилирования и др. окислительно-восстановительных реакциях, найдены у всех животных, растений и микроорганизмов. Хлорофиллы — главные участники процессов фотосинтеза — содержатся в высших растениях, водорослях и фотосинтезирующих бактериях. [c.265]

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]

Некоторые из элементов, требующиеся в ничтожных количествах, как, например, железо, находятся в любой почве почти всегда в достаточном количестве. Другие же элементы, в особенности азот, фосфор, калий, необходимо вносить в виде удобрения, так как растения извлекают их из почвы в большом количестве. В природе происходит естественный круговорот питательных элементов, в результате которого они возвращаются в почву Так, например, азот, находящийся в ткани растения в органической форме, при гниении частично переходит в аммиачную форму, затем с помощью бактерий — в нитритную и нитратную формы и вновь усваивается растением. Используется также и некоторое количество свободного азота из воздуха, ассимиляция которого происходит в результате деятельности развивающихся на корнях растения клубеньковых бактерий. Фиксация атмосферного азота происходит также при грозовых разрядах, когда из азота и кислорода воздуха образуются окислы азота, превращающиеся при взаимодействии с влагой в азотную кислоту, поступающую вместе с дождями в почву, где она с основаниями образует нитраты. [c.10]

В процессе биологической азотфиксации, то есть фиксации атмосферного азота свободноживущими и клубеньковыми бактериями. [c.18]

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]

Среди них присутствие в клетках клубеньков легоглобина — гем-содержащего белка, который встраивается в мембрану бактероида (увеличенная в размере бактериальная клетка, характеризующаяся наибольшей способностью к фиксации азота) и регулирует поступление кислорода. Легоглобин кодируется в геноме растительной клетки-хозяина, но его синтез начинается только после проникновения бактерий в эту клетку. У цианобактерий механизм защиты нитрогеназы от кислорода иной. Азотфиксация идет в гетероцистах, а фотосинтез — в обычных клетках. Поэтому кислород, вьщеляющийся в процессе фотосинтеза, не ингибирует фиксацию азота. Таким образом, введение только //-генов в какую-то растительную клетку не решает проблемы. Если нитрогеназа будет синтезироваться в этой клетке, в частности в клетках злаков, то она разрушится под действием кислорода, присутствующего в клетке. Кроме того, сама клетка, в которую переносят гены азотфиксации, может бьггь не приспособлена к синтезу и расходованию большого количества энергии, которое требуется для фиксации азота. [c.153]

Преодоление химической инертности молекул N 2 играет на земной поверхности очень большую роль при фиксации атмосферного азота бактериями, но многое в этой практически важной проблеме до сих пор остается еще неясным. Известно только одно для жизненных явлений важны именно отдельные атомы азота, не связанные друг с другом в замкнутую и очень прочную молекулу N 2. [c.361]

Первыми стабильными продуктами фотосинтеза являются АТР и восстановительная сила. Эти продукты можно обнаружить как в интактных клетках и выделенных из них хлоропластах (у зеленых растений), так и в суспензиях фотосинтетических мембранных везикул из пурпурных бактерий. Фиксация СОд не обязательно сопряжена со световой реакцией. Она может происходить и как темновая реакция , не зависящая от пигментсодержащих структур, при наличии АТР и NAD(P)H2. Эти два процесса разделены и в пространстве фотосинтез [c.384]

Аналогичный цикл фиксации СО функционирует у хемоли-тоавтотрофных бактерий (у отдельных бактерий фиксация СО идет по обращенному циклу трикарбоновых кислот, так называемому циклу Арнона). [c.62]

Авогадро закон В равных объемах любых газов при одинаковых температуре и даилении содержится одинаковое число м<1лекул Азота фиксация (или сиязываиие азота) Превращение газа а ют<1 в азотные соединения бактериями и расто 1иями [c.543]

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]

В настоящее время возник интерес к выведению азотфиксирующих бактерий с повышенной активностью гидрогеназы. Последняя может окислять Нг в Н+. Объясните, почему это могло бы привести к более высокой эффективности фиксации азота в корневых клубеньках бобовых [см. Dixon R. О. D., Nature (London), 262, 173 (1976)]. [c.175]

Вполне очевидно, что знзимы, содержащие вышеуказанные сайты, должны обладать мощными redox-свойствами. Они участвуют в реакциях метаногенеза, гидрогенизации, азот-фиксации, оксидирования и др. В основном, такие знзимы найдены в различных бактериях. [c.365]

Как результат жизнедеятельности, часть азота, входившего 1В состав белка, разлагается до элементарного азота. В результате действия денитрифицирующих бактерий почвы часть связанного азота почвы превращается в элементарный- азот возможны и другие потери связанного азота. В то же время идут процессы фиксации атмосферного азота нитрифицирующими бактериями, находящимися в корнях бобовых растений. Атмо-< фсрный азот может превращаться в связанный азот при грозовых разрядах и, попадая в почву, усваивается растениями. Все эти процессы составляют кругооборот азота в природе. Однако в результате кругооборота происходит лишь частичное яосполненис почвы связанным азотом, т. с. постепенно почвы истощаются. Поэтому необходимо вносить в них азотные удобрения, Болес того, для повышении урожайности количество вносимых в почву азотных удобрений (т. е. связанного азота) должно быть увеличено. Поскольку имеющиеся в природе запасы та- [c.59]

Еще более очевидно присутствие белков с негемовым железом у клостридий, которые вообще не содержат гема. Именно из этих бактерий был выделен первый негемовый железосодержащий белок, названный ферредоксином. Этот белок, обладающий поразительно низким восстановительным потенциалом Е° = —0,41 В), участвует в реакции, катализируемой пируват ферредоксин—оксидоредуктазой (гл. 8, разд. К,3), в фиксации азота у некоторых видов и в образовании Нг. Он представляет собой небольшой белок зеленовато-коричневого цвета, содержащий всего 54 аминокислотных остатка, но образующий комплекс с восемью атомами железа. Если снизить pH до 1, освобождается восемь молекул H2S. Таким образом, белок содержит восемь атомов ла- бильной серы , каким-то образом связанных железо-сульфидными связями. Ферредоксины оказались только первыми представителями большого семейства открытых позднее железо-серных белков [37—39]. Большинство из них содержит железо и лабильную серу в отноше-яии 1 1, но число атомов железа на молеку. белка оказывается различным. Кроме того, одна группа белков вообще не содержит лабиль -ной серы железо в них удерживается боковыми цепями четырех астат [c.379]

Некоторые бактерии всю свою энергию получают в результате неорганических реакций (гл. 1, разд. А,10). У этих хемолнтотрофных организмов метаболизм обычно родственен метаболизму гетеротрофных организмов, но при этом они обладают дополнительной способностью получать энергию за счет какого-то неорганического процесса. Они также обладают способностью к фиксации СОг, как и зеленые растения. Хло-ропласты зеленых растений, используя энергию солнечного света, снабт жают организм одновременно АТР и восстановителем NADH. Подобным же образом и литотрофные бактерии должны получать за счет неорганических реакций и энергию, н восстанавливающие вещества. [c.425]

С количественной точки зрения значительно более важным путем, обеспечивающим фиксацию СО2, является восстановительный пентозофосфатный путь, известный под названием цикла Кальвина (дополнение 11-А). Эта последовательность реакций имеет место в хлоропластах зеленых растений, а также в хемоавтотрофных бактериях. Цикл Кальвина представляет собой по существу путь обращения окислительного пентозофосфатного цикла (рис. 9-8), в процессе которого происходит полное окисление глюкозы при помощи МАОР+ (с использованием одной молекулы АТР, необходимой для превращения исходной молекулы глюкозы в глюкозо-6-фосфат) [c.475]

Как было показано на примере инфицирования листьев табака непатогенным штаммом бактерии Pseudomonas solana earum, лектины обусловливают фиксацию бактерий на клеточных стенках инфицированных растений. [c.428]

Подробнее остановимся на свойствах цитохрома Р-450 (цитохром типа Ь). Он выделяется в лаборатории из клеток печени, коры надпочечников, бактерий и др. Ферментная система цитохрома Р-450, гидроксилирующая связи С-Н субстратов, содержит три компоненты. Первая - это ассоциат из НАДФ (см. XVI), из цитохрома Р-450 вторая - цитохром Р-450 и третья - это фосфолипиды. Исследователи наиболее глубоко проникли в структуру, функции и механизм действия этой ферментной системы. Однако вопросы механизма активации молекулы О2 этим ферментом не решены. Известно, что при функционировании Р-450 происходит экстракоординация фазу двух лигандов -атома S цистеинового остатка белка и О2. Следует учесть то, что атом серы в тиоспиртах и тиоэфирах является слабым экстралигандом даже для атома железа, имеющего достаточное сродство к S и образующего сульфиды с низким значением произведения растворимости. В отличие от имидазола, атом S, подобно гемоглобину, не обеспечивает прочного связывания О2. Поэтому механизм окислительного воздействия О2 должен быть связан с изменением окислительного состояния железа в цитохроме. На рис. 5.4 приведен каталитический цикл цитохрома Р-450. Координационные взаимодействия на атоме железа (экстракоординация) выступают здесь также четко, как в фотосинтезе и фиксации-переносе О2. [c.290]

Азот поступает в почву с атмосферными осадками, вымывающими из воздуха ЫНз и N0 . Другим естественным источником азота является его образование при фиксации свободноживущими микроорганизмами и клубеньковыми бактериями, а также при разложении растительных и животных остатков. Существенным источником азота являются техногенные поступления в виде удобрений и многотоннаж-ньгх промышленных отходов. Органические остатки гумифицируются и аммонифицируются. Ион N11 усваивается растениями, вовлекается 68 [c.68]

Производство азотных удобрений во всех странах базируется в основном на синтезе аммиака. Ни чилийская селитра, ни дуговой способ связывания атмосферного азота, ни производство цианамида кальция не идут в сравнение по экономическому эффекту с синтезом аммиака. Современные промышленные методы связывания азота сложны технически, требуют высоких температур и давлений, осуществляются с большими затратами энергии. Советские ученые вплотную приблизились к решению важнейшей проблемы—фиксации азота способами, подобными способам фиксации азота в природе. В лабораториях Института элементорганиче-ских соединений им. А. Н. Несмеянова и Института химической физики АН СССР синтезированы металлокомплексные катализаторы— комплексы переходных металлов хрома, молибдена, железа, никеля и др. с графитом, способные функционировать по принципу клубеньковых бактерий (работы чл.-корр. АН СССР М. Е. Вольпина н проф. А. Е. Шилова с сотрудниками). Эти соединения образуют с азотом комплекс, в котором связь с азотом настолько слабая, что появляется возможность присоединения еще водорода. Когда комплекс разлагается, выделяется аммиак. К со- [c.177]

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]

Особое место в жизни растений занимают азотфиксирующие бактерии, живущие либо в почве, например Azotoba ter, либо в корневых клубеньках бобовых растений, например клубеньковые бактерии. Эти бактерии имеют ферментные системы, катализирующие фиксацию молекулярного азота воздуха в доступные для растения соединения. [c.127]

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]

Способностью к фиксации азота обладают самые разные бактерии, и многие из них в принципе могут использоваться как удобрения. Однако до тех пор, пока не будет показано, что бактериальные удобрения столь же эффективны, как и химические, вряд ли удастся преодолеть консерватизм производителей сельскохозяйственной продукции и изменить используемые в настоящее время подходы. Например, вторая по экономической значимости и по занимаемым площадям сельскохозяйственная культура в США — соя — формирует симбиотические отношения с бактерией Bradyrhizobium japoni um. В [c.307]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология