Прокариоты: потребности в источниках азота

Азот (наряду с углеродом, водородом и кислородом) является одним из четырех основных элементов, участвующих в построении клетки. В расчете на сухие вещества его содержится приблизительно 10%. Природный азот бывает в окисленной, восстановленной и молекулярной формах. Подавляющее большинство прокариот усваивают азот в восстановленной форме. Это соли аммония, мочевины, органические соединения (аминокислоты или пептиды). Окисленные формы азота, главным образом нитраты, также могут потребляться многими прокариотами.

Так как азот в конструктивном клеточном метаболизме используется в форме аммиака, нитраты перед включением в органические соединения должны быть восстановлены.

Восстановление нитратов до аммиака осуществляется посредством последовательного действия двух ферментов - нитратредуктазы и нитритредуктазы.

Нитратредуктаза катализирует НАД*Н2 -зависимое восстановление нитрата до нитрита :

NO3- + НАД*Н2 приводит к NО2- + НАД+ + Н2О,

в результате которого осуществляется перенос на NO3- двух электронов (где НАД(Ф)+ - окисленная, НАД(Ф)*Н2 - восстановленная и НАД(Ф) - обобщенная формы кофермента никотинамидадениндинуклеотида или никотинамидадениндинуклеотидфосфата ).

Нитритредуктаза катализирует шестиэлектронное восстановление NO2- до NH3:

NO2- + ЗНАД*Н2 + Н+ приводит к NH3 + ЗНАД+ + 2Н2О.

До момента появления NH3 никаких свободных промежуточных продуктов не обнаружено.

Молекулы мочевины и органических соединений также должны быть подвергнуты соответствующим ферментативным воздействиям, сопровождающимся высвобождением аммиака.

Давно была обнаружена способность отдельных представителей прокариотного мира использовать молекулярный азот атмосферы. В последнее время установлено, что этим свойством обладают многие прокариоты, принадлежащие к разным группам: эубактерии и архебактерии , аэробы и анаэробы , фототрофы и хемотрофы , свободноживущие и симбиотические формы.

Фиксация молекулярного азота также приводит к восстановлению его до аммиака.

Ссылки: