Азотфиксация — это процесс связывания
атмосферного азота бактериями —
единственными организмами, способными его
осуществлять. Азотфиксирующие бактерии
восстанавливают молекулярный азот N2 до аммиака ЫНз
при помощи фермента нитрогеназы, которая
«работает» при обычной температуре, в то
время как химический синтез аммиака из азота и
водорода требует высоких температур и
давлений.
Азотфиксация очень широко
распространена среди аэробных бактерий (см. Аэробы),
но особенно среди анаэробных (см.
Анаэробы). Ее осуществляют как свободноживущие
бактерии (цианобактерии, азотобактер и др.),
так и симбиотические (см. Симбиоз).
Клубеньковые бактерии, например, поселяются на
корнях бобовых и некоторых других растений
(лоха, облепихи, ольхи). В клетках бактерий
аммиак используется для биосинтеза
аминокислот и других азотсодержащих веществ.
После гибели бактерий органический азот
минерализуется и становится доступным для
растений. В свою очередь, симбиотические
бактерии получают от растения углеводы,
минеральные соли.
Влияние образования
клубеньков на рост растения. Два
растения красного клевера,
выращенные в среде с недостаточным содержанием
связанного азота:1 — растение без
клубеньков растет очень слабо
из-за недостатка азота; 2 —
у растения с клубеньками
нормальный рост; 3 — бактерии в
окрашенном препарате
содержимого корневого клубенька.
Азотфиксирующие бактерии ежегодно
поставляют в почву 2 млн. т связанного азота,
или 1/5 часть необходимого количества
азотных удобрений.
Перед будущими исследователями стоит
задача умножить число почвенных азотфиксаторов и более эффективно использовать их в
качестве биопрепаратов, благодаря чему будут
сокращены большие затраты энергии на
промышленное получение минерального азота.
Усилия генной инженерии направлены на
получение бактерий с высокоактивной нитрогеназой, способных в больших количествах
связывать и накапливать азот. Еще более
интересны попытки включить ген нитрогеназы в
растительную клетку.
