Typen kiinnitys
Typen kiinnitys tai typen kiinnitys , - molekyylin ilmakehän typen kiinnittyminen , diatsotrofia . Prokaryoottisten mikro -organismien prosessi typpimolekyylin palauttamiseksi ja sen sisällyttämiseksi biomassan koostumukseen . Biologisen kierron tärkein typen lähde. Maan ekosysteemeissä typen kiinnittäjät sijaitsevat pääasiassa maaperässä .
Biokemia
Typpimolekyylin atomit on sidottu vahvalla kolmoiskovalenttisella sidoksella , minkä vuoksi se ei käytännössä mene hapetus-pelkistysreaktioihin normaaleissa olosuhteissa ilman katalyyttien käyttöä, eivätkä kasvit ja eläimet pysty käyttämään sitä. Mikro -organismit käyttävät useita entsyymejä typen palauttamiseen ( ferredoksiini , hydrogenaasi ), joista tärkein on typpi . Sen synteesistä vastaavat niin sanotut nif-geenit, jotka ovat yleisiä prokaryooteissa (mukaan lukien arkkibakteerit ), mutta joita ei löydy eukaryooteista . Typen kiinnitysprosessi on melko energiaintensiivinen, yhden typpimolekyylin assimilaatioon tarvitaan vähintään 12 ATP -molekyyliä , eli 1 mg:n typpeä varten anaerobiset mikro-organismit tarvitsevat noin 500 mg sakkaroosia .
Happisuojaus
Molekyylihappi estää nitrogenaasia , joten typen kiinnittyminen on ensisijaisesti anaerobinen prosessi. Useat aerobiset bakteerit ovat kuitenkin kehittäneet mekanismeja suojellakseen nitrogenaasia estymiseltä:
- Lisääntyneen hengityksen mekanismi. Azotobacter chroococcum hapettaa typen kiinnittymisen aikana osan orgaanisesta aineesta varastoimatta vapautunutta energiaa, vaan ainoastaan poistamalla happea.
- Typen kiinnittymisen lokalisaatiomekanismi heterokystissä on ominaista syanobakteereille , jotka kykenevät fotosynteesiin vapauttamalla happea. Typpigenaasin suojaamiseksi hapelta heillä on erityisiä soluja , joissa ei ole klorofylliä - heterokystit. Jotkut syanobakteerit, jotka eivät muodosta heterokystejä , pystyvät myös sitomaan typpeä. Rihmasyanobakteeri Plectonema boryanum sitoo typpeä mikroaerobisissa olosuhteissa (1,5 % happipitoisuus pimeässä ja 0,5 % happea valossa), rihmasyanobakteerit Symploca ja Lyngbya majuscula sekä yksisoluiset syanobakteerit suvuista Cyanothe fixation ja Cape Gloenifixation . valon puuttuessa.
- Symbioottinen puolustusmekanismi on ominaista kyhmybakteereille . Palkokasvien juuret tuottavat legoglobiinia , joka toimii suojana liiallista happea vastaan.
Typen sitoutumisen ekologiset näkökohdat
Typen sitomista on kolmea tyyppiä:
- Vapaasti elävät bakteerit monenlaisiin taksonomisiin ryhmiin.
- Assosiatiivinen typensidonta bakteerien toimesta, jotka ovat läheisessä yhteydessä kasveihin (juurivyöhykkeellä tai lehtien pinnalla) ja käyttävät niiden (kasvien) eritteitä (juuren eritteet muodostavat jopa 30 % fotosynteesin tuotannosta) orgaanisen aineen lähteenä . Typenkiinnitysaineet elävät monien eläinten suolistossa. (märehtijät, jyrsijät, termiitit) ja ihmiset (suku Escherichia ).
- Symbioottinen. Tunnetuin on kyhmybakteerien (heimo Rhizobiaceae ) symbioosi palkokasvien kanssa . Yleensä esiintyy juuritulehdusta, mutta kasvien tiedetään muodostavan kyhmyjä varsiin ja lehtiin.
Luotiin bakteerilannoitteita (esimerkiksi nitragiini ) palkokasvien siementen kyhmybakteerikantojen rokottamiseksi (infektio), mikä lisää niiden satoa. Lisäksi typen sitomisprosessien stimuloimiseksi on hyödyllistä viedä maaperään pieniä "aloitusannoksia" typpilannoitteita , kun taas niiden suuret annokset estävät prosessia.
Opiskeluhistoria
Ensimmäiset diatsotrofiset bakteerit eristi S. N. Vinogradsky vuonna 1898 ja nimesi Clostridium pasterianum Louis Pasteurin mukaan . Vuonna 1901 Beijerinck eristi ensimmäisen aerobisen typen kiinnittäjä, Azotobacter chroococcum . S. P. Kostychev vuonna 1926 Azotobacterin ja tupakkakasvien esimerkkiä käyttäen osoitti assosiatiivisen typen kiinnittymisen olemassaolon.
Katso myös
Kirjallisuus
- Umarov M. M., Kurakov A. V., Stepanov A. L. Typen mikrobiologinen muutos maaperässä. — M.: GEOS, 2007. ISBN 5-89118-315-7
Linkit
 Sanakirjat ja tietosanakirjat | |
|---|---|
| Bibliografisissa luetteloissa |
|