Роль в жизни бактерий, грибов и растений

Азотфиксирующие бактерии способны усваивать азот непосредственно из воздуха, превращая его в аммиак. Они живут самостоятельно, например азотобактер, цианобактерии, азоспириллы, или поселяются в корнях бобовых растений (клевер, горох, люпин, вика и др.) – бактерии рода ризобиум. Над 1 га почвы в атмосфере содержится более 70 тыс. т свободного азота, и только в результате азотфиксации часть этого азота становится доступной для питания высших растений (содержание доступного для растения азота в почве очень невелико). При связывании N₂ клубеньковыми бактериями в симбиозе с растениями семейства бобовых почва ежегодно обогащается азотом на 200–300 кг/га, а свободноживущие бактерии вносят в почву азота 1–3 кг/га в год. На рисовых полях свободноживущие цианобактерии фиксируют 30–50 кг молекулярного азота на 1 га в год. Известно довольно много азотфиксаторов: бактерии, актиномицеты, дрожжевые и плесневые грибы, синезеленые водоросли.

Почвенные нитрифицирующие бактерии (нитрозомонас, нитробактер) окисляют аммиак (NH₃), образующийся при гниении органических остатков, до азотной кислоты и нитратов. Процесс окисления идет в два этапа (образование нитритов NO^2–, а затем нитратов NO^3–):

1. Нитрозомонас: 2NH₃ + 3O₂ ––> 2HNO₂ + 2H₂O + энергия.

2. Нитробактер: 2HNO₂ + O₂ ––> 2HNO₃ + энергия.

Некоторые бактерии (родов псевдомонас, алкалигенес, бациллус и др.) восстанавливают окисленные соединения азота (нитраты, нитриты) до газообразных продуктов (обычно до N₂, иногда до оксида азота (I) N₂O, редко – оксида азота (II) NO). Денитрификация препятствует накоплению оксидов азота, которые в высоких концентрациях токсичны.

Растения поглощают азот из почвы в виде растворимых нитратов и солей аммония (NH₄⁺). Соли транспортируются в стебли и листья, где в процессе биосинтеза очень быстро превращаются в аминокислоты и белки – неотъемлемую часть любого живого организма.

Азот составляет 0,3–4,5% от массы растения. Он усиливает рост стеблей и листьев. При недостатке азота замедляется рост растения, образование хлорофилла, листья приобретают бледно-зеленую окраску и преждевременно желтеют, стебли становятся тонкими и слабо ветвятся, вновь образующиеся листья мельчают, цветки, не раскрываясь, засыхают и опадают. При длительном азотном голодании бледно-зеленые листья приобретают желтый, оранжевый или красный оттенки.

Существуют растения-индикаторы, которые великолепно растут при повышенном содержании азота в почве. Это хорошо знакомые нам крапива, малина, чистотел, пырей ползучий.

Р оль в жизни животных и человека

Животные и человек получают азот в виде белков и других азотсодержащих продуктов из растений и животных. В животном организме содержится 1–10% азота (по массе), в шерсти и рогах – около 15%.

Азот необходим для процессов обмена веществ. Все важнейшие части клеток (цитоплазма, ядро, оболочка и др.) построены из белковых молекул.

Белки – необходимая составная часть питания человека и животных. В желудочно-кишечном тракте они расщепляются и всасываются в виде аминокислот и низкомолекулярных пептидов, из которых организм строит свои собственные аминокислоты и белки. Некоторые необходимые для жизни аминокислоты (так называемые незаменимые аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, треонин, фенилаланин, триптофан, лизин, аргинин, гистидин, метионин) организм человека синтезировать не способен и получает их с пищей в «готовом» виде.

Физиологическая роль азота в организме связана прежде всего с белками и аминокислотами, их метаболизмом, участием в жизненно важных процессах. Аминокислоты являются исходными соединениями при биосинтезе гормонов, витаминов, пигментов и других веществ.

Из организма азот выводится вместе с мочой, калом, выдыхаемым воздухом, а также с потом, слюной и волосами.

Отсутствие или недостаток соединений азота в пище вызывает серьезные заболевания. Избыток их токсичен для живого организма.