Поступление и превращение азота в растения. Особенности усвоения молекулярного азота. Азотный обмен у растений. Усвоение других форм азота растениями.

Для растений азот дефицитный элемент. Он входит в состав аминокислот, витаминов, фитогормонов, белков, нукл.к-т, содержится в группе порферинов которые лежат в основе хлорофилла, цитохромов. При недостатке его тормозится рост растений, листья бледнеют(разрушение хлорофила), уменьшается ветвление корней, некроз тканей. Молекулярн. азот не уваивается растениями и переходит для них в доступную форму только благодаря микроорганизмам-азотфиксаторам.

Организмы, способные к усвоению азота воздуха, можно разделить на:1) симбиотические азотфиксаторы — микроорганизмы, которые усваивают азот атмосферы, только находясь в симбиозе с высшим растением; 2 ) не симбиотические азотфиксаторы — микроорганизмы, свободно живущие в почве и усваивающие азот воздуха; 3) ассоциативные азотфиксаторы — микроорганизмы, обитающие на поверхности корневой системы злаков, т. е. живущие в ассоциации с высшими растениями.

Ассоциативные азотфиксаторы живут на поверхности корневой системы растений, продуцируют гормоны роста и развитие растений(род азоспирилл-корни злаков). Взаимоотношения между растениями и бактериями:лектин углеводное узнавание и этап установления прочн.связей, отсутсвует этап образования клубеньков.

Симбиотические – живут в клубеньках корней клубеньковых растений(род ризобиум). Лектин углеводное узнавание(лектин корн.волосков связываетсяс углеводом поверхности бактерий), бактерии внядряются в паренхиму корня в виде сплошного тяжа, клетки перицикла усилено делятся-образуются клубеньки они заполняются бактериями розовой окраски(изза леггемоглабина, котор. Образуется после заражения бактерий).при отсутствии этого пигмента азот не усваивается. Взаимоотношения между растением и бактерией характеризуется как симбиоз: на 1 этапе бактерии синтезируют на растении, бактерии получают от растения углеводы, а сами отдают ему азотистые вещества,этап когда растение паразитирует на бактериях, часто наблюдается растворение бактериальных клеток.

Не симбиотические азотфиксаторы- род азотобактер.могут быть макультативными аэробными и факультативн.анаэробными. Для фиксации азота необходимы молибден, Fe, Ca.

Химизм фиксации: Конечным продуктом фиксации азота является аммиак. В процессе восстановления азота до аммиака участвует нитрогеназа. Нитрогеназа состоит из двух компонентов: MoFe-белок и Fe-белок. MoFe-белок содержит молибден, железо и серу, этот белок осуществляет связывание и восстановление азота. Fe-белок содержит железо и серу. Эта субъединица участвует в транспорте электронов от их доноров (ферредоксин) на MoFe-белок.

Источником протонов и электронов для восстановления азота служит дыхательная электрон-транспортная цепь. Это указывает на связь усвоения азота атмосферы с процессами дыхания и фотосинтеза (источника углеводов). Для восстановления N₂ до NH₃ требуется шесть электронов, согласно уравнению:N₂ + 6е + 2Н⁺ -> 2NH₃

Процесс требует АТФ как источника энергии: для восстановления одной молекулы N₂ требуется 25—35 молекул АТФ. Особенность нитрогеназы -для работы фермента требуются анаэробные условия. В клетках высшего растения кислород необходим для поддержания дыхания. Роль

протонов и электронов может быть или вода, или сероводород.

Азотный обмен у растений: Высшие растения поглощают соединения азота из почвы, в виде нитратов и аммиака. Корневая система хорошо усваивает нитраты, которые после ферментативного восстановления до нитритов превращаются в аммиак. Восстановление идет при участии фермента нитратредуктазы. NO₃ ->NO₂ ->NH₂OH ->NH₃. Для восстановления нитратов необходимо НАДФН₂ или НФДН₂, поставщиком этих соединений является процесс дыхания. Восстановление нитратов у растений может осуществляться в листьях корнях. Ассимиляция нитратов в листьях на свету тесно связана с процессом фотосинтеза. Реакции фотосинтеза используются как источник АТФ для синтеза нитрат и нитритредуктазы и транспорта нитратов для связывания аммиака. Аммиак служит источником азотного питания для растений,растения обладают способностью обезвреживать аммиак присоединяя его к органич.к-там с образованием амидов.Растения делятся на амидные(глутамин аспарагин) и аммиачные(образует соли аммония).

Образование амидов в растении начинается в процессе дыхания, где в качестве промежут продуктов образуется органич кислоты а -кетоглутаровая и щавелевоуксусная, эти кислоты в результате восстановительного аминирования присоединяют аммиак->образуется глутаминовая и аспарагиновая кислота. Присоединяя еще одну молекулу аммиака,при АТФ и ионов Mg(для активации синтетаз) дают амиды- глутамин, аспарагин.

Другие формы азота:Для того,чтобы удобрение подействовало необходимо его правильно, в нужном количестве, а самое главное, своевременно внести(допосевное -2/3 общей нормы обеспеч растение на весь вегетационный период; припосевно е-вместе с посадкой растений; послепосевное -для усиления питания растений).Делятся на 4 группы: нитратные(селитры) на кислых почвах, аммонийные и аммиачные (сульфат аммония и аммиачная вода)на нейтрал. почвах, аммонийно-нитратные (аммиачная селитра NH₄NO₃), мочевина.