Biológiai nitrogénkötés
nitrogén fő tartály a Föld légkörébe.
Eukarióta szervezetek nem képesek elnyelni a nitrogén közvetlenül a légkörbe. Ez a képesség egy korlátozott számú fajra prokarióták, amely az úgynevezett nitrogén fixálók, és a folyamat a kötő nitrogén atmoszféra (csökkentés ezek a mikroorganizmusok - a biológiai nitrogénkötés.
Sok növények, állatok és gombák képesek belépni a szimbiózisban nitrogénfixációs prokarióták.
A legintenzívebb nitrogénkötés során történik a kialakulását endosymbiosis, amikor a mikroorganizmus behatol a szövet, vagy akár a gazdasejtekbe. Így microsymbionts ellátva tápanyagok és a szükséges energiát, hogy megtörjük a hármas kötés a N2, és a master kap könnyen emészthető biológiai nitrogénkötés az a globális folyamat, amely biztosítja a létezése a földi élet. Közös globális biológiai nitrogénkötés 17,2 · t / év, ami négyszer magasabb, mint az a kötési N 2 formájában NH3 a vegyiparban. Így termelékenysége szimbiotikus nitrogénkötés jelentése 100-400 kg N / ha.
Az első közvetlen bizonyíték jelenlétére nitrogénfixációs élő mikroorganizmusok szimbiózisban hüvelyes növények nyerték munkájának köszönhetően a német kutató Hermann Gelrigel.
Összehasonlítva nitrogénforrásokat a gabonafélék és a hüvelyesek (1886), azt mutatja, hogy ha a szemcsék felhívni nitrogént a talajban ásványi anyagok, hüvelyesek, sőt, képesek megkötni a nitrogént a levegő. Ez a képesség a hüvelyesek Hellriegel jelenlétével magyarázható a gyökér csomók a rendszer, amelyek fejlődése okozó mikroorganizmusokat. A munka befejezése után Gelrigel világossá vált, hogy a rögzítés a nitrogén a növények kapcsolódó mikroorganizmusok, amelyek megfertőzik a gyökérzet a növény.
Ez volt körülbelül tíz év eredményeinek megerősítése Gelrigel a fontosságát a szimbiotikus mikroorganizmusok a nemzetség Rhizobium az nitrogénfixációs hüvelyes növények tetszik.
Holland bakteriológus M. Beijerinck (M. Beijerinck) kiosztott 1888 Rhizobium sejtek tiszta tenyészetben. Később kimutatták, hogy képesek megfertőzni a gyökereit hüvelyesek egy bizonyos fokú szelektivitást tekintetében bizonyos típusú növények és képződését indukálják csomók a gyökerek - szakosodott egységei, ahol nitrogénkötés történik.
Ma már ismert, mintegy 13 ezer. Legume fajok, amelyek közül sok képes szimbiotikus nitrogénkötés. Minden típusú bab növényeket saját fajták (törzs) Rhizobium, s akik nevüket a host nevet (Rhizobium trifolii - lóhere gyökér góc baktériumok, Rhizobium Lupini - góc baktériumok csillagfürt, stb.) Azt is megállapították, hogy a víz páfrány Azolla van egy szimbiotikus kapcsolat nitrogén-kötő cianobaktériumok.
Egyes fák és cserjék (így például, éger homoktövis, voskovik) van, mint szimbionta Actinomycetes. Keressen új nitrogénfixációs gőz növény - mikroorganizmus messze nem ért véget. A 70-80-es években a század laboratóriumában Dr. Joan Dobereyner (J. Dobereiner) Brazília felerősítette a keresést nitrogénfixációs élőlények élnek a felszínen a gyökérzet a vad és termesztett füvek. Az ilyen mikroorganizmusok élnek együtt a növények, az úgynevezett asszociatív nitrogén fixáló. A fajok száma nagy, de hála a munkáját Dr. John.
Dobereyner és követői voltak a közepén mikroorganizmusok a nemzetség Azospirillum. Azospirillum könnyen fertőzik a gyökerek a füvek és más növények.
Mint Rhizobium, ezek típusokra osztják, előnyösen gyarmatosító ezek vagy más fajták a gabonafélék, megkötni a nitrogént a levegő, kiválthatnak egy növény növekedési hormonok és az is rendelkeznek egyéb tulajdonságait pozitívan befolyásoló növekedés és a növények fejlődését. Továbbá, ismert nitrogén-kötő mikroorganizmusokat, szabadon élő a talajban, a növények a vízben.
Nitrogénmegkötés Rhizobia-.
A legnagyobb hozzájárulása a biológiai nitrogénkötését hogy góc baktériumok (Rhizobia-). Rhizobia Gram-negatív baktériumok képező csomók növényekkel a hüvelyes család.
Nodule baktériumok most öt nemzetségek: Azorhizobium, Rhizobium Mesorhizobium, Sinorhizobium (gyorsan növő) és Bradyrhizobium (lassú növekedésű). Az alapot a képessége, hogy megfertőzi a fogadó gyökér rendszer bonyolult, és nem teljesen világos a molekuláris mechanizmust, amely kulcsfontosságú szimbiotikus nitrogénkötés. Az első szakaszban, a közelítése mikrobiális sejtek a növény, mivel képes mozogni, válaszul a elismerése vegyipari termékek, kivont növények gyökereit (kemotaxis). Ez akkor fordul elő érintkező mikroorganizmus kölcsönhatás a növény. Ebben a folyamatban fontos helyet kap az úgynevezett lektin-szénhidrát-felismerő növények mikroorganizmus.
A lektin gyökérszőröket növények (uglevoduznayuschy fehérje) felismeri szénhidrát felszíni baktériumok, és szorosan a vele kapcsolatban.
Van egy kölcsönös elismerése, a partnerek és a felkészülés a kialakulását a szimbiotikus rendszert.
Nano üzem pikomoláris koncentrációban kezd termelni konkrét flavinoids, hogy aktiválja virulencia géneket (Nod-gének) Rhizobia. Nod-gének kódolják szintézisét Nod-faktorok (iipooiigopoiiszacharidokat) okozva a gazdanövényben, és gyökér haj curling képződését góc merisztémák. A helyén egy éles kanyarban haj pektinbontó enzimek megzavarják növényi sejt fal, amelyen keresztül a baktériumok, és behatolnak.
Körülbelül ezek a baktériumok kialakított üreg - fertőző szál, a falak által képzett növényi sejtek, és a belső tér tele van növényi poliszacharidok és microsymbionts. További van Rhizobia endocitózis fertőző menet a gazdasejt növényi sejt. A növényi sejtek citoplazmájában a baktériumok körül speciális membránok peribakteroidnuju (MSDS), szintetizált elsősorban növényi sejt és részlegesen Rhizobia. Száma rhizobial sejtek a SDB függ a növényfajok, és általában 1-től 10-sejtek.
A bakteriális sejtek körül egy közös SDB nevű simbiosomoy és a fő szerkezeti és funkcionális egységet szimbiózis.
Hamarosan Rhizobia- az SDB alakítjuk különleges szimbiotikus formák - Bacteroides, három-ötször nagyobb, mint a szabadon élő baktériumok. Mindez hozzájárul a kialakulásához csomók a gyökér felszínén.
Nitrogén-rögzítő góc áll a következő komponenseket tartalmazza: a) a fertőzött szövetet baktériumok által, b) a kötőszövetben, ellátó szénhidrátok és kiáramlás a nitrogénkötés termékek, c) merisztéma, ami miatt fennáll a góc növekedési. A morfológia és a szám a góc szigorúan meghatározza a gazdanövény, ami azért lehetséges, mert a magas energiatartalmú az oktatás.
Hüvelyesek, így kötött nitrogén a góc baktériumok egymástól független, vagy függ nyújtó kevés ásványi talaj és a nitrogén, ezért is termeszthető eredményesen együtt más növények talajokon gyenge azota.Kolichestvo elérhető formái a nitrogén által rögzített Rhizobia- impulzusok, változik fitocönózis hogy phytocenoses és ezen belül külön phytocenoses változhat évről évre. Ez határozza meg a részvételét hüvelyesek növényi közösségek környezeti feltételek és a hatékonysága az egyes fajok baktériumok. Egyes Meadows Új-Zélandon a füvet, uralja Clover, jelölt rögzítésével nitrogénatommal 450-550 kg / ha. Az általános szintje nitrogénfixációs aktivitását szabadon élő organizmusok alacsony. Attól függően, hogy milyen típusú és feltételek a létezés, ezek felhalmozódnak egy év 10-30 - 40 kg hektáronként kötött nitrogén. Biokémiája nitrogénkötés.
Mikroorganizmusok használó molekuláris nitrogén, nevezzük diazotrofov.
A fő elem egy nitrogenáz szimbiózis - többváltozós enzim komplex két fehérje: MoFe-Fe-fehérje és fehérje.
Mind a fehérjék, viszont áll több alegységből.
Molekulatömeg MoFe-fehérje nitrogenáz különböző tartományok 200-250 kDa.
Az enzim két molibdént tartalmaz, a vas atomok 28-34 és 18-24 kénatomot tartalmaz molekulánként.
A molekulatömege Fe-fehérje tartományok 50-70 kDa, és idetartoznak atomok a vas és a kén.
Nitrogenáz szintetizált Bacteroides és katalizátorként nitrogénkötés: N 2 + 8 [H] + 2 2 + H 2 A folyamat energiát igényel. A számítások szerint a kinyert sejtek számát Rhizobium egy molekula N 2 előírja költségek 25-35 ATP molekulák, azaz minden egyes gramm kötött nitrogén fogyasztják 3-6 gramm szerves szén. Amellett, hogy az APR szükségességét is visszanyerünk piridin-nukleotidokat és ferredoxinok regeneratív teljesítmény.
Nitrogenáz alacsony szubsztrát specifitás, azaz Azt a képességet, hogy visszaszerezze a legkülönbözőbb vegyületek, például, lehet átalakítani acetilént az etilén.
Ezt a reakciót a meghatározásához használt nitrogenáz aktivitást acetilén.
Acetilén visszaáll csak etilén, amely könnyen támadható mennyiségi meghatározását gázkromatográfiával. Ahhoz, hogy az aktív nitrogenáz szükséges mikroaerofil körülmények között.
Molekuláris oxigén káros hatással van mind a fehérje nitrogenáz, de sokkal érzékenyebb a Fe-O 2-protein.
A érzékenysége fehérjék nitrogenáz O 2 elsősorban úgy határoztuk meg azok érzékenységét fém központok, amelyek részt vesznek a szubsztrát kötődés, és az elektronok átvitelét.
Mivel ez történhet lépésenként helyreállítási O 2 egy-elektron mechanizmus, mint például a redukciós termék előforduló szuperoxid ionok, hidrogén-peroxid és a szingulett oxigén, hozzájárulva az oxidatív károsodás nitrogenáz.
Nitrogenáz fehérjék nem az egyetlen összetevője a nitrogén-rögzítő rendszer, érzékeny O 2. ferredoxin és flavodoxin, adományoz elektronok a nitrogenáz lehet avtookislyatsya és alá kell visszafordíthatatlan oxidatív károsodás.
Mikroaerofil körülmények a góc biztosított diffúzív barrier (réteg szorosan egymás mellett a belső kortex sejtekben) és a fúziós leghemoglobin (gemoglobinpodobny szintetizált protein a növényi sejtek). Leghemoglobin kötődik O 2. szállítja azt simbiosomam nyújtó légzési tevékenységet a csomók. Ez képezi a 30% -át fehérje csomók és ad nekik egy világos rózsaszín színű.
Nitrogenáz komplexképzési ammónia a levegőből, amely úgy működik, mint egy nagyon takarékosan. Ha az élőhely elegendő ammónium-ion, nitrát, vagy ez nem működik.
A fogyasztási ammónia növények, során keletkező nitrogénkötés vagy helyreállítása a talaj nitrátok hajtjuk enzimek kapcsolatos bioszintézis az úgynevezett primer aminosavak, különösen glutaminsav, aszparaginsav, és amidjaik. Az egyik legaktívabban vizsgált enzim, például a glutamin szintetáz. Ez az enzim katalizálja a reakciót a glutaminsav + NH 3 + ATP glutamin + A DP + P i Ez az enzim megtalálható az összes élőlények, és részt vesz az ammónia csatlakozott a glutaminsav amiddá és ezt követő felhasználására annak különböző szintézis reakciókban a nitrogéntartalmú szerves vegyületek.
Egy közeli hatásmechanizmus mind aszparagin aszparaginsav + + NH 3 + ATP aszparagin + A DP + P i amidok szintézise és nosavak részvételével más enzimek, glutamát-dehidrogenáz és aszpartáz stb Végső soron, a nitrogén formájában aminocsoportok vesz részt egy sor bioszintetikus reakciókat a szervezet, miközben annak életfunkciók.
A használata nitrogénfixációs baktériumok a gyakorlatban.
A felfedezés a nitrogén-rögzítő létrehozásához vezetett az úgynevezett mikrobiális műtrágyák. Már 1895-ben NABBA és Hiltner szabadalmaztatott gyógyszer Nitragin mikrobakultúra. Ez állították elő a 17 kiviteli alakoknál különböző növények.
A készítmény egy kultúra nitrogén-kötő mikroorganizmusok, elkeverjük a talajjal, tőzeg, homok, a trágya és az egyéb szubsztrátok.
Hozzáadása nitragin a talajt vagy a vetőmagokat kezelés úgynevezett beoltás, és lehetővé teszik a mezőgazdasági termelők, hogy javítsa a minőségét és mennyiségét a termelés. Az év első felében a XX század volt egy állandó növekedése a kutatási és fejlesztési munka a fejlett mikrobiális termékek hüvelyes növények és a nem hüvelyes növények. Miután a második világháború kezdődött időszak vegyületek alkalmazása a mezőgazdasági termelés és a munka a tanulmány a mikrobiológiai készítmények kezdett vérrög.
Az a lehetőség, nagyszabású kémia, olcsó nitrogén műtrágyák, a könnyű használat, mivel arra kiszorul mikrobiális készítmények.
Azonban kiderült, hogy az intenzív használata szintetikus nitrogén műtrágyák mellett a pozitív hatás (hozam növekedés) nagy veszélyben.
Van talaj- nitrogéntartalmú anyagok, felszín, a folyók és tavak.
Ásványi műtrágyák kimosódnak a talajból, Leach és ártalmasak az emberi kapcsolatok - nitritek, nitrozaminok, stb így az utóbbi időben előnyben részesíteni mikrobiális gyógyszerek.
Most a spektrum által használt mikrokészítményekhez hüvelyesek, gabonafélék és más növények is meglehetősen széles.
Rhizobia törzsek oltunk mezőgazdasági hüvelyes csomók jellemzően extraháljuk ugyanabból a fajból származik, de a forrása az ilyen törzsek alkalmazhatók, és néhány, a vadon élő hüvelyesek. Végén XX században sok országban nitragenizatsii megy 70-80% hüvelyesek. A hagyományos területeken a termesztés hüvelyes növény növekedési alkalmazásával nitragin elhagyja 2-4 t / ha szójabab, 1-2 t / ha szemes borsó és csillagfürt, 80-100 t / ha green tömeget hüvelyesek, 6-12 t / ha hay lóhere és lucerna. Talajokon, ahol a hüvelyesek korábban nem művelt, és amelyben nem specifikus a góc baktériumok, felár a mezőgazdasági termékek miatt a készítmények alkalmazása góc baktériumok eléri 50-100%, vagy több.
echo „Ez a kézikönyv célja a hallgatók a Kar Biológia és kémia. A kézikönyv tartalmazza a regionális adatokat humánökológiai. Mivel információra emberi alkalmazkodás a meglévő funkciók
. Echo „Az első időszak - az ókortól a felfedezés a törvényi izogemagglyutinatsii és a csoport tényezők a vér (vörösvértest-antigének) két fázis ebben az időszakban: az első - ősidők stb
echo „Az emberiség mindig is érdekelt a származási valamit, a természet minden jelenségek és törvények. Ez az ismeret szükséges a személy megérteni és megváltoztatni a világot, amelyben él. Ec
echo „egy túlnyomó menyétfélék kicsi, és még nagyon kicsi méretű, egy pár -. átlagos testhossza tól 15 120-150 cm, tömege 100 g és 40 kg törzs általában nagyban hosszúkás ,.
echo „A nyugati fele a falu - a birtok Petra Mihaylovicha Filatova, keleti oldalán - birtokában Mihaila Alekseevicha Sechenova érdemes két szintes ház saját húsz szobával, húsz ablakok az első ...
echo „A figyelemre méltó vonása DNS, hogy hordozza a ezen fehérjéket kódoló gének, és így, az információt a mechanizmus saját megduplázódása kódolt önmagában. Az általános mechanizmus D
echo „Az első ilyen volt Jean-Baptiste Lamarck. Elmondása szerint a fő tényező alakulását a közvetlen befolyása a környezetre. A fő hajtóerő nevezte” a törekvés a szervezetek a haladást
echo „Ásványi fragmensek képző anyag a talaj csontváz, különböző -. által kövek és a homok szemcsék a kő és a finomrészecske agyag vázanyagának jellemzőbben véletlenszerűen osztottuk