11. Что происходит с метаном в почве? Почва как природный «противогаз».
12. Важнейшие звенья микробиологического цикла азота в почве.
Оч хорошая схема ващееее прям
У нас есть 5 основных путей преобразования азота:
-
Азотфиксация – азот из воздуха (молекулярный азот) усваивается бактериями (азотфиксаторами) и переводится в аммиак. Осущ клубеньковые бактерии (Rhizobium sp., Bradyrhizobium sp.), а также ассоциативные азотфиксаторы, например, Azospirillum Нитрификация – окисление аммиака до нитратов через нитриты (нитрификаторами), свободноживущих аэробных азотфиксаторов рода Azotobacter
-
Нитрификация – окисление аммиака до нитратов через нитриты (нитрификаторами)
-
Аммонификация – это вот растение умерло разложилось и его азотсодержащие соединения бактерии превратили в аммиак
-
Денитрификация – нитраты восстанавливаются до азота (денитрификаторами)
-
Ассимиляция – вот в почве есть неорг азот (нитраты) он усваивается растениями и переходит в орг форму – нуклеиновые и аминокислоты
Нитрогеназы
Можно считать установленным, что нитрогеназа состоит из двух фракций. Одна из них, содержащая Мо, получила наименование молибдобелок. Молибдобелок состоит из четырех белков, несколько различающихся по молекулярной массе. В молибдобелок входят сульфидные группы и железо. Он инактивируется кислородом.
Молибден играет важную роль в структуре нитрогеназы. Функции его многогранны. Он непосредственно участвует в связывании азота, активизируя восстановительную систему и молекулярный азот, поддерживает структуру нитрогеназы и ее биосинтез и т. д. В переносе электронов к азоту от восстановителя, по-видимому, принимают участие соединения железа. Сульфидные группировки содействуют снижению окислительно-восстановительного потенциала.
Вторая фракция нитрогеназы содержит железо и названа железобелок. состоит из двух равных белковых субъединиц. В нее входят сульфидные группы, эта фракция, как и молибдобелок, инактивируется кислородом.
Активирование азота и водорода, необходимое для превращения N2 в NH3, в клетках азотфиксаторов осуществляется белком негеминной природы — ферредоксином (Fd), Чтобы произошел процесс восстановления азота до аммиака, необходим источник энергии в виде АТФ, а также ионы магния.
Восстановление N2 до NH3 идет ступенчато. Первоначально N2 превращается в диимид (HN = NH), затем в гидразин (H2N—NH2) и, наконец, в NH3.
Установлено, что нитрогеназа может восстанавливать не только молекулярный азот, но и другие соединения, в частности ацетилен С2Н2 до этилена С2Н4. Это свойство нитрогеназы используют для определения ее активности.
Нитрогеназа при участии АТФ катализирует также восстановление ионов водорода, образующихся при процессе азотфиксации, до молекулярного водорода.
Аммиак, образовавшийся при фиксации N2, связывается кетокислотами, что приводит к синтезу аминокислот. Так, из б - кетоглютарата и аммиака получается глютаминовая кислота, которая служит исходным веществом для синтеза ряда метаболитов:
Глютаминовая кислота с затратой энергии в виде АТФ превращается в глютамин, а из него синтезируется важнейший метаболит — аспарагин:
Из щавелевоуксусной кислоты и аммиака образуется аспарагиновая кислота, из пировииоградной кислоты и NH3 — б-аланин и т. д.
В дальнейшем аминокислоты транспортируются в наземную часть растения и расходуются на синтез белков и других органических соединений. У некоторых бобовых культур отток азотсодержащих веществ из клубеньков происходит в форме амидов, а также уреидов (аллантоина и аллантоиновой кислоты).
Леггемоглобин, содержащийся в активно фиксирующих азот клубеньках, служит переносчиком кислорода к бактероидам клубеньков. Вместе с тем он нормирует поступление кислорода в клубеньки, так как нитрогеназа чрезвычайно чувствительна к этому элементу.
Свободноживущим анаэробным азотфиксаторам (Clostridium pasteurianum) подобная защита не требуется. Облигатный анаэроб, спорообразующий, живет в почве. У цианобактерий N2-фиксация протекает, как правило, в особых клетках — гетероцистах, имеющих мощную оболочку.
Как было отмечено, процесс азотфиксации требует существенных энергетических затрат, которые аккумулируются у микроорганизмов в виде АТФ. Для клубеньковых бактерий «биологическим топливом» в процессе азотфиксации служат продукты фотосинтеза, поступающие из листьев растений. Они трансформируются и запасаются в клетках бактероидов главным образом в виде в - оксимасляной кислоты, при использовании которой происходит генерация АТФ. У свободноживущих сапрофитных азотфиксаторов для этой цели служат разнообразные органические соединения, ассимилируемые из окружающей среды. Бактерии (в том числе цианобактерии), содержащие хлорофилл, получают энергию от фотосинтеза.
Нитрификация
Осуществляют бактерии родов Nitrobacter(нитриты в нитраты), Nitrosomonas и Nitrococcus (аммиак в нитриты)
Энергию, выделяющуюся при окислении аммиака и нитрита, бактерии используют для ассимиляции углекислого газа. Благодаря жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий огромные массы газообразного аммиака, образующегося в процессе аммонификации, фиксируются в нитраты, которые являются источником питания для растений. С другой стороны, нитраты обладают некоторыми отрицательными свойствами, так, соли азотной кислоты легко вымываются из почвы в нижние почвенные горизонты и грунтовые воды, а также могут легко восстанавливаться в результате денитрификации до N2, что обедняет почву азотом.
Бывает автотрофная и гетеротрофная
Автотрофная
Нитрификация проходит в две стадии, которые осуществляются разными микроорганизмами.