Основы биохимии Том 2 - А. Ленинджер 1985

Биоэнергетика и метаболизм
Биосинтез аминокислот и нуклеотидов
Способность фиксировать атмосферный азот присуща немногим организмам

Лишь сравнительно немногие виды микроорганизмов и растений обладают способностью фиксировать атмосферный азот. К таким организмам относятся некоторые свободно живущие бактерии, например цианобактерии (сине-зеленые водоросли), обитающие не только в пресных и соленых водах, но и в почве, а также ряд почвенных бактерий, в частности Azotobacter. Первым важным продуктом фиксации азота у этих организмов является аммиак (NH₃), который может использоваться другими формами жизни либо непосредственно, либо после его превращения в такие растворимые соединения, как нитриты, нитраты и аминокислоты.

Рис. 22-26. Круговорот азота. Общее количество азота, ежегодно связываемого биосферой, превышает 10¹¹ кг.

Иной способ фиксации азота свойствен растениям семейства бобовых, к которому относятся горох, фасоль, клевер и люцерна. Этот способ фиксации - его называют симбиотической азотфиксацией - основан на взаимодействии растения - хозяина с бактериями-симбионтами, обитающими в его корневых клубеньках. Ферменты, участвующие в фиксации азота, принадлежат клубеньковым бактериям, но и растение в свою очередь поставляет для лого процесса некоторые необходимые компоненты, которые у бактерий отсутствуют (рис. 22-27). Наряду с бобовыми способностью фиксировать атмосферный азот обладают и некоторые другие виды растений; однако подавляющее большинство небобовых растений и все виды животных такой способности лишены.

Насколько важен азот для жизни, видно уже из того, что почти всем культурным растениям для оптимального роста требуется больше растворимых соединений азота, чем содержится в почве. Мы можем снабжать их азотом в виде «естественных» удобрений, таких, как навоз или гуано (разд. 19.20), или вносить в почву химические удобрения, например аммиачную селитру (NH₄NО₃). Другой способ обеспечения культурных растений необходимым азотом - это севооборот. Без внесения азотных удобрений кукуруза может расти на одном и том же поле не более одного или двух сезонов, но если каждые два или три года занимать это поле под горох, фасоль, люцерну или клевер, то эти растения благодаря своей способности к симбиотической азотфиксации будут обогащать почву азотом в количестве, достаточном для того, чтобы на ней могла потом расти кукуруза.

Рис. 22-27. Корневые клубеньки одного из бобовых растений (Lotus corniculatus), в которых идет процесс фиксации азота. Осуществляющие фиксацию азота бактерии -симбионты образуют большие скопления, тесно связанные с клетками корня. Эти клетки поставляют бактериям некоторые факторы, необходимые для фиксации азота, в частности леггемоглобии, обладающий очень высоким сродством к кислороду. Кислород мощный ингибитор нитрогеназы.