Ազոտի ֆիքսում

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search
Ազոտային ցիկլի սխեմատիկ պատկերը

Ազոտի ֆիքսում, մթնոլորտի մոլեկուլային ազոտի ֆիքսում, դիազոտրոֆիա։ Պրոկարիտ միկրոօրգանիզմների կողմից ազոտի մոլեկուլի վերականգնման պրոցես և իր կենսազանգվածի մեջ ներառում։ Գլխավոր աղբյուրն է ազոտի կենսաբանական շրջանառության մեջ։ Երկրային էկոհամակարգերում ազոտ ֆիքսողները հիմնականում գտնվում են հողում։

Կենսաքիմիա[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Մոլեկուլում ազոտի ատոմները կապված են 3 ամուր կովալենտ կապով, որի շնորհիվ այն հիմնականում նորմալ պայմաններում օքսիդավերականգնման ռեակցիաների մեջ չի մտնում առանց կատալիզատորների կիրառությամբ և չի կարողանում օգտագործվել բույսերի և կենդանիների կողմից։ Միկրոօրգանիզմները ազոտի վերականգնման համար օգտագործում են ֆերմենտների մի ամբողջ համակարգ (ֆերեդօքսին, հիդրոգենազ), որոնցից ամենակարևորը նիտրոգենազն է։ Նրա սինթեզի համար պատասխանատու են այսպես կոչված nif-գեները, որոնք լայնորեն տարածված են պրոկարիոտների մոտ ( այդ թվում արքեոբակտերիաների), բայց էուկարիոտների մոտ չեն հանդիպում։ Ազոտֆիքսումը բավականին ծախսատար է․ ազոտի 1 մոլեկուլի ասիմիլյացիայի համար պահանջվում է ոչ պակաս քան 12 մոլեկուլ ԱԵՖ, այսինքն անաէրոբ օրգանիզմի կողմից 1 մգ ազոտի օգտագործման համար պետք է մոտավորապես 500 մգ սախարոզ։

Թթվածնից պաշտպանությունը[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Նիտրոգենազն արգելափակվում է մոլեկուլային թթվածնով, այդ պատճառով է, որ ազոտֆիքսումը հիմնականում անաէրոբ պրոցես է։ Չնայած սրան որոշ աէրոբբակտերիաներ մեխանիզմներ են ստեղծել նիտրոգենազի արգելափակման դեմ՝

  • Շնչառության մակարդակի բարձրացման մեխանիզմ - Azotobacter chroococcum-ը ազոտֆիքսացիայի ժամանակ օքսիդացնում է օրգանական նյութի որոշ մասը, չպահեստավորելով անջատվող էներգիան, այլ դրանով հեռացնում է թթվածինը։
  • Ազոտֆիքսացիայի լոկալիզացման մեխանիզմը հետերոցիստներում բնորոշ է ցիանոբակտերիաներին, որոնք ունակ են ֆոտոսինթեզի` թթվածնի անջատմամբ։ Որպեսզի նիտրոգենազը պաշտպանեն թթվածնից իրենք ունեն հատուկ քլորոֆիլից զուրկ բջիջներ- հետերոցիստներ։ Որոշ ցիանոբակտերիաներ, որոնք չեն առաջացնում հետերոցիստներ, նույնպես ունակ են ազոտֆիքսացիայի։
  • Սիմբիոտիկ պաշտպանության մեխանիզմը բնորոշ է պալարաբակտերիաներին։ Լոբազգիների արմատներում արտադրվում է լեգոգլոբին, որը կատարում է ավելցուկային թթվածնից պաշտպանող ֆունկցիա։

Ազոտֆիքսացիայի էկոլոգիական դրույթները[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ազոտֆիքսացիայի 3 տեսակ են տարբերում`

  • Ամենատարբեր տաքսոնոմիական խմբերի ազատ ապրող բակտերիաների կողմից։
  • Ասոցիատիո բակտերիաների կողմից ազոտֆիքսացիա, որոնք գտնվում են բույսերի հետ սերտ կապերի մեջ և օգտագործում են նրանց արտազատությունները, որպես օրգանական նյութի աղբյուր։ Ազոտֆիքսատորները ապրում են շատ կենդանիների (որոճող, կրծող) և մարդկանց աղիներում։
  • Սիմբիոտիկ, որից ավելի հայտնի են պալարաբակտերիաների և լոբազգիների միջև սիմբիոզը։ Հիմնականում տեղի է ունենում արմատային վարակ, բայց հայտնի են նաև բույսեր, որոնք առաջացնում են պալարիկներ ցողունների և տերևների վրա։

Ստեղծվել են բակտերիալ պարարտանյութեր (օրինակ՝ նիտրագին), որոնցով վարակում են լոբազգիների սերմերը, որը մեծացնում է նրանց բերքատվությունը։ Նաև ազոտֆիքսացիայի գործընթացի խթանման համար օգտակար է հողի մեջ փոքր քանակությամբ ազոտային պարարտանյութերի ներարկումը։

Հետազոտման պատմություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Առաջին դիազոտրոֆային բակտերիաները առանձնացվել են Ս.Ն. Վինոգրադսկու կողմից 1898 թվականին։ 1901 թ. Բեյերինկը առանձնացրել է առաջին աէրոբ ազոտֆիքսատորը՝ Azotobacter chroococcum։ Ս. Պ. Կոստչյովը 1926 թ. ազոտոբակտերի և ծխախոտի բույսի օրինակի վրա ցույց տվեց ասոցիատիվ ազոտֆիքսացիայի գոյություն ունենալը։

Աղբյուրներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  • Умаров М. М., Кураков А. В., Степанов А. Л. Микробиологическая трансформация азота в почве. — М.։ ГЕОС, 2007. ISBN 5-89118-315-7