Роль в жизни бактерий, грибов и растений

Азот

Наиболее распространенные соединения

Основные источники поступления в организм

Воздух. Вода. Продукты питания растительного и животного происхождения.

О₂ – кислород.
О₃ – озон.

Знаете ли вы, что…

· Кислород открыли и впервые получили почти одновременно выдающиеся химики – швед К.Шееле путем нагревания селитры KNO₃ и англичанин Д.Пристли при нагревании оксида ртути (II) HgO. Французский химик А.Лавуазье дал название этому элементу – oxygenium дал, что означает «рождающий кислоты» или «кислород» (от греч. оксис – кислый, кислотный и генес – род, происхождение).

· В теле человека 1,7 х 10²⁷ атомов кислорода, а в одной клетке – 1,7 х 10¹³.

· В организме человека массой 70 кг до 43 кг О₂.

· В сутки в организм человека с воздухом поступает 600–920 г кислорода, а с продуктами питания – 1800–2600 г.

· Человеку, впервые попавшему в горы, «не хватает воздуха», точнее – кислорода. А почему? Ведь относительная концентрация этого элемента в земной атмосфере с высотой практически не меняется. Но на высоте парциальное давление кислорода, как и общее давление, понижено. В разреженном воздухе кровь не успевает «насытиться» кислородом, поэтому наступает кислородное голодание. Люди, постоянно живущие в горных районах, кислородной недостаточностью не страдают. Их организм приспособился к горным условиям: интенсивнее протекают процессы кровообращения, вырабатывается больше гемоглобина, увеличивается количество эритроцитов. Тем самым пониженное парциальное давление кислорода в воздухе компенсируется.

· Известно аллотропное видоизменение кислорода – озон (О₃). Это нестойкий токсичный газ, синего цвета, сильнейший окислитель. В природе озон образуется во время грозы. На высоте 15–25 км над Землей озон образует защитный экран, защищающий Землю от губительного воздействия ультрафиолетовых лучей.

Азот – биоэлемент, структурная единица органических соединений, участвует в построении организмов и обеспечении их жизнедеятельности. Входит в состав важнейших биополимеров: белков, нуклеиновых кислот (ДНК, РНК); некоторых витаминов и гормонов. В воздухе азота содержится 78% по объему и 75,5% по массе.

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.

Дата добавления: 2015-05-26