ЗАНЯТИЕ 12. МЕТАБОЛИЗМ АЗОТА. СВОБОДНОЖИВУЩИЕ И СИМБИОТИЧЕСКИЕ АЗОТФИКСАТОРЫ. СЕМЕЙСТВА AZOTOBACTERIACEAE И RHIZOBIACEAE

Процесс фиксации азота - это в основном биологический процесс, и единственными организмами, способными его осуществлять, являются бак­терии. Свыше 90% общей фиксации азота обусловлено метаболической ак­тивностью определенных бактерий.

Уникальные по своей метаболической способности азотфиксирующие микроорганизмы имеют ферментный комплекс - нитрогеназу, активирую­щий инертную молекулу атмосферного азота, имеющую тройную связь меж­ду атомами азота N=N. Процесс восстановления молекулы азота до аммиака требует затраты больших количеств энергии и идет через ряд промежуточ­ных продуктов.

Образование нитрогеназы связано с наличием в клетках азотфикси- рующих микроорганизмов ////-плазмиды, содержащей nif-ген, регулирующий синтез этого белка. Передача n/f-плазмиды от одного вида бактерий к друго­му может привести к появлению азотфиксирующей способности у новых ви­дов микроорганизмов.

Кислород репрессирует синтез нитрогеназы. Ее активность проявляется при низкой концентрации кислорода в газовой среде. Даже аэробные азот­фиксаторы осуществляют процесс фиксации азота в микроаэробных услови­ях, для создания которых у них имеются различные защитные приспособле­ния. Так, свободноживущий аэробный азотфиксатор Azotobacter образует слизь, препятствующую диффузии кислорода в клетки и тем самым созданию вокруг них микроаэробной зоны. К тому же азотобактер часто находится в ассоциации с не азотфиксирующими аэробами, защищающими нитрогеназу азотобактера от доступа кислорода.

Способность микроорганизмов фиксировать азот атмосферы и обога­щать им почву нашла применение в сельском хозяйстве. На основе использо­вания таких микроорганизмов, как клубеньковые бактерии и азотобактер, по­лучают бактериальные удобрительные препараты нитрагин и азотобактерин. Биологическая фиксация азота в природе осуществляется свободноживущи­ми и симбиотическими бактериями. Микроорганизмами, способными к сим­биотической фиксации азота, являются бактерии рода Rhizobium. К наиболее важным микроорганизмам, осуществляющим не симбиотическую фиксацию азота, относятся цианобактерии (Anabaena и Nostoc), Azotobacter, Beijerinckia, Bacillus polymyxa, Clostridium и другие.