14 июля 2020, вторник, 23:37
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Промикробы: Видоизмененный азот

Фото: Екатерина Беленко

Неделю назад я упомянула азотфиксацию, говоря об актиномицетах, пообещав рассказать поподробнее. Сегодня попытаюсь выполнить данное обещание. Эта тема далека от медицины, но ведь и микробиология медициной не ограничивается. Поэтому усаживайтесь поудобнее и готовьтесь вспоминать химию и ботанику.

Азот — очень распространённый в природе элемент, он содержится в живых организмах, в огромных количествах находится в почве. В воздухе азот присутствует в виде газа N2. Однако этот газ, содержание которого в атмосфере достигает 78 % по объёму, эукариоты сами по себе ассимилировать не могут. А уникальной способностью превращать N2 в азотсодержащие соединения обладают некоторые бактерии, которые называют азотфиксирующими, или азотфиксаторами. Это важнейший источник азота в биологическом круговороте. В наземных экосистемах азотфиксаторы локализуются, в основном, в почве.

Атомы в молекуле азота связаны прочной тройной ковалентной связью, из-за чего он практически не вступает в реакции без применения катализаторов и не может использоваться растениями и животными. Микроорганизмы для восстановления азота используют целую серию ферментов, важнейшим из которых является нитрогеназа. Гены, ответственные за ее синтез, широко распространены у прокариот, но не встречаются у эукариот. Процесс азотфиксации достаточно энергоемкий, для ассимиляции 1 молекулы азота требуется не менее 12 молекул АТФ, то есть для использования 1 мг азота анаэробным микроорганизмам требуется около 500 мг сахарозы.

Этим энергозатратным делом могут заниматься свободноживущие бактерии самых разнообразных родов и видов, но есть те, кто удобно устроился в тесном соседстве с растениями. Микробики, поселившиеся в прикорневой зоне или на поверхности листьев, занимаются ассоциативной азотфиксацией. Чем это лучше, спросите вы? Да тем, что они живут на шведском столе органических соединений. А есть те малыши, которые пошли ещё дальше, вступив в симбиоз. Наиболее известен симбиоз клубеньковых бактерий (сем. Rhizobiaceae) с бобовыми растениями. Бактерии рода Rhizobium семейства Rhizobiaceae — это грамотрицательные почвенные жители. Кроме бобовых, они ещё и с представителями семейства коноплевых умеют находить общий язык. А впервые их выделил нидерландский учёный Бейеринк аж в 1888 году. Совпадение?

Бактерии колонизируют клетки корня растения, образуя корневые клубеньки. Внутри клубеньков своя атмосфера — пониженное содержание кислорода, что является для них непременным условием. Клубеньковые бактерии фиксируют азот, который затем преобразуется в аммиак. Далее аммиак используется для постройки нуклеотидов, аминокислот и витаминов, которые необходимы для роста растений. В обмен растение поставляет бактериям сахара, образовавшиеся в ходе фотосинтеза, и обеспечивает им анаэробные (бескислородные) условия. Все довольны, одним словом. Созданы даже специальные бактериальные удобрения для заражения штаммами клубеньковых бактерий семян бобовых культур, что увеличивает их урожайность.

На превращении атмосферного азота в аммиак работа микробов не заканчивается: аммиак, получающийся в процессе биогенной фиксации, ещё может окисляться до нитратов и нитритов. Этот процесс носит название нитрификации, он осуществляется нитрифицирующими бактериями. Однако нет такой бактерии, которая бы прямо превращала аммиак в нитрат. В его окислении всегда участвуют две группы бактерий: одни окисляют аммиак, образуя нитрит, а другие окисляют нитрит в нитрат. Наиболее известные виды нитрифицирующих бактерий — это Nitrosomonas и Nitrobacter. Бактерии, окисляющие аммиак, поставляют субстрат для бактерий, окисляющих нитрит. Поскольку высокие концентрации аммиака оказывают на Nitrobacter токсическое действие, Nitrosomonas, используя аммиак и образуя кислоту, тем самым улучшает и условия существования для Nitrobacter. Ещё один пример крутого симбиоза и взаимовыручки.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.