4.7
Атмосферный азот является крупнейшим источником азота. Тем не менее, большинство живых организмов не могут непосредственно поглощать атмосферный азот из-за сильной тройной связи между атомами азота, что делает его относительно нереакционноспособным.
Таким образом, азотфиксирующие бактерии, присутствующие в почве, преобразуют атмосферный азот в аммиак, биологически полезную форму.
Аммиак может поглощаться растительными клетками, где он соединяется с глутаматом с образованием глутамина, который в дальнейшем преобразуется в другие аминокислоты и нуклеотиды.
Позже животные потребляют эти растения и используют аминокислоты для синтеза собственных белков и нуклеотидов.
Поскольку животные не могут хранить большие запасы аминокислот, поступающие в организм аминокислоты регулярно расщепляются в мочевинном цикле на мочевину.
Затем мочевина выводится с мочой, которая в конечном итоге возвращается в почву.
В дальнейшем почвенные бактерии с активностью уреазы разлагают выделяемую мочевину до аммиака. Наконец, нитрифицирующие и денитрифицирующие бактерии превращают аммиак в газообразный азот, возвращая его в атмосферу.
Азот является очень важным элементом для жизни, поскольку он является основным компонентом белков и нуклеиновых кислот. Это макроэлемент, и в природе он перерабатывается из органических соединений и сохраняется в форме аммиака, ионов аммония, нитрата, нитрита или газообразного азота в результате многих метаболических процессов. Многие из этих метаболических процессов осуществляются только прокариотами.
Самый большой запас азота, доступный в наземной экосистеме, — это газообразный азот (N2) из воздуха, но этот азот не используется растениями, которые являются первичными производителями в экосистеме. Газообразный азот преобразуется или «фиксируется» в более доступные формы, такие как аммиак (NH3), в процессе фиксации азота. К азотфиксирующим бактериям относятся почвенные азотобактеры и вездесущие фотосинтезирующие цианобактерии. Некоторые азотфиксирующие бактерии, такие как Rhizobium, живут в симбиотических отношениях в корнях бобовых. Другим источником аммиака является аммонификация — процесс, при котором аммиак выделяется при разложении азотсодержащих органических соединений. Ион аммония постепенно окисляется различными видами бактерий в процессе, называемом нитрификацией. Процесс нитрификации начинается с превращения аммония в нитрит (NO2-) и продолжается превращением нитрита в нитрат. Нитрификацию в почвах осуществляют бактерии родов Nitrosomas, Nitrobacter и Nitrospira. Большая часть азота в почве находится в форме аммония (NH4+) или нитрата (NO3-). Аммиак и нитраты могут использоваться растениями или преобразовываться в другие формы.
Внутри растительных клеток аммиак соединяется с глутаматом, образуя глутамин. Затем глутамин преобразуется в другие аминокислоты и нуклеотиды. Позже животные потребляют эти растения и используют аминокислоты для синтеза собственных белков и нуклеотидов. Поскольку животные не могут хранить большой запас аминокислот, то поступившие в организм аминокислоты регулярно расщепляются внутри клеток. Но свободный аммиак, выделяющийся при катаболизме аминокислот, очень токсичен для клеток. Итак, избыток аммиака преобразуется в нетоксичную форму – мочевину – с помощью ряда реакций, называемых циклом мочевины. Затем мочевина выводится из организма через мочу и в конечном итоге возвращается в почву. Позже почвенные бактерии используют фермент уреазу для разложения выделенной мочевины до аммиака, который снова может быть поглощен растениями. Фактически, когда растения и животные умирают, их белок также разлагается микробами с образованием аминокислот. Нитрифицирующие микробы, присутствующие в почве, преобразуют эти аминокислоты в нитриты, а затем в нитраты. Наконец, денитрифицирующие бактерии, некоторые археи и некоторые классы грибов превращают эти нитраты обратно в газообразный азот, возвращая таким образом азот в атмосферу.
Этот текст адаптирован из Openstax, Biology 2e, Section 22.5: Полезные прокариоты
Атмосферный азот является крупнейшим источником азота. Тем не менее, большинство живых организмов не могут непосредственно поглощать атмосферный азот из-за сильной тройной связи между атомами азота, что делает его относительно нереакционноспособным.
Таким образом, азотфиксирующие бактерии, присутствующие в почве, преобразуют атмосферный азот в аммиак, биологически полезную форму.
Аммиак может поглощаться растительными клетками, где он соединяется с глутаматом с образованием глутамина, который в дальнейшем преобразуется в другие аминокислоты и нуклеотиды.
Позже животные потребляют эти растения и используют аминокислоты для синтеза собственных белков и нуклеотидов.
Поскольку животные не могут хранить большие запасы аминокислот, поступающие в организм аминокислоты регулярно расщепляются в мочевинном цикле на мочевину.
Затем мочевина выводится с мочой, которая в конечном итоге возвращается в почву.
В дальнейшем почвенные бактерии с активностью уреазы разлагают выделяемую мочевину до аммиака. Наконец, нитрифицирующие и денитрифицирующие бактерии превращают аммиак в газообразный азот, возвращая его в атмосферу.
From Chapter 4:
Now Playing
Введение в метаболизм
9.1K Views
Введение в метаболизм
26.7K Views
Введение в метаболизм
11.4K Views
Введение в метаболизм
11.3K Views
Введение в метаболизм
8.7K Views
Введение в метаболизм
9.4K Views
Введение в метаболизм
12.3K Views
Введение в метаболизм
26.6K Views
Введение в метаболизм
7.5K Views
Введение в метаболизм
19.1K Views
Введение в метаболизм
10.2K Views
Введение в метаболизм
15.6K Views