Дәріс тақырыбы: Өсімдіктердің азотпен қоректенуі Дәріс жоспары: Азоттың

Дәріс тақырыбы: Өсімдіктердің азотпен қоректенуі Дәріс жоспары: Азоттың өсімдіктер үшін маңызы 2. Табиғаттағы азот көздері және оның айналымы 3. Биологиялық азотфиксация 4. Нитраттың редукциясы 5. Азоттың органикалық заттардың құрамына ену реакциялары

Азот өте маңызды элемент, себебі NН2 – амин тобы түрінде амин қышқылдары, ақуыз, хлорофилл, липидтер, нуклеин қышқылдары (НҚ), дәрумендер, нуклеотидтердің құрамына кіреді. Азоттың физиологиялық рөлі: Өсімдіктердің өсуіне, бүйірлік өркендердің пайда болуына және астық дақылдардың түптенуіне, тамырлардың жүйеленуіне жауап береді. Азоттың өсімдіктер үшін маңызы

2. Табиғаттағы азот көздері және оның айналымы Азот – табиғаттағы ең таралған элементтерінің бірі. Жер шарында оның негізгі түрлері – литосфераның байланысқан азоты және атмосфераның газ түріндегі молекулалық азоты (N2), ол ауа массасының 75,6% құрайды. Атмосферадағы N2 қоры шамамен 4*1015 т құрайды, жер бетінің үстіндегі 1 м2 ауа бағанасында 8 т азот бар. Алайда молекулалық азотты жоғары сатылы өсімдіктер тікелей сіңіре алмайды, тек азотфиксатор деген микроорганизм арқасында ол өсімдіктер сіңіре алатын формаға айналады. Литосфераның байланысқан азот қоры да айтарлықтай, шамамен 18*1015 т құрайды. Бірақ топырақта литосфералық азот өте аз, өсімдіктер топырақтағы оның жалпы қорының тек 0,5-2% сіңіре алады. Топырақтағы азот негізінен NH4 және NO3 иондар түрінде болады. NH4 катионының жылжымалығы төмендеу, жауын-шашынмен аздау шайылады, топырақ ерітіндісінде оның концентрациясы NO3 ионымен салыстырғанда жоғарлау.

Табиғаттағы азот айналымы

Аммонификация – топырақ құрамындағы органикалық азоттың немесе гумус заттарының аммиакқа айналуы. Бұл құбылысты гетеротрофты микроорганизмдер іске асырады: топырақтың органикалық азоты → RNH2 + CO2 + жанама өнімдер; RNH2 + H2O → NH3 + ROH; NH3 + H2O →NH4+ + OН- Нитрификация – топырақ құрамындағы аммиактың (NH3) нитратқа - NO3 иондарына дейін айналуы, яғни биологиялық тотығуы. Бұл екі сатылы үдеріс Nitrosomonas және Nitrobacter деген екі арнайы автотрофты бактериялар көмегімен жүреді. Топырақтағы өсімдіктер үшін сіңімді азот мөлшері органикалық азоттың минерализация және азотфиксация сияқты микробиологиялық үдерістерге, азоттың өсімдіктермен сіңірілуіне және топырақтан шайылуына ғана байланысты емес. Сонымен қатар, NO3 газ түріндегі N2 дейін тотықсыздандыруға қабілетті анаэробты микроорганизмдер көмегімен азоттың денитрификация барысында оның азаюмен анықталады. Сонымен, азот – атмосфера, топырақ және тірі организмдер арасында айналып жүретін өте лабильді элемент.

3. Биологиялық азотфиксация Табиғатта N2 өсімдіктер сіңіре алатын формаға айналдыратын екі жолы болады. Бұл химиялық және биологиялық азотфиксация. NH4 немесе NО3 иондар түрінде N2 химиялық байланыстыруы шамалы мөлшерде атмосферадағы фотохимиялық үдерістер мен электрлік разрядтар нәтижесінде жүреді. Бүгінгі таңда бір қатар елдерде ауа азотынан HNO3 және NH3 өнеркәсіптік жолмен өндіру ауқымды көлемге жетті. Аммиак пайда болатын (N2 + ЗН2 = 2NH3) молекулалық азотты химиялық байланыстыруы катализаторлар қатысуымен, 500° жоғары температурада, 35 МПа қысым жағдайында іске асады және аммоний тыңайтқыштар синтезінің негізін құрайды.

Биологиялық азотфиксацияны іске асыратын микроорганизмдер екі негізгі топқа бөлінеді: а) еркін тіршілік ететін азотфиксаторлар және б) жоғары сатылы өсімдіктермен симбиозды жүргізетін микроорганизмдер. Бұршақ тұқымдасына кіретін, симбиоздық азотфиксацияны Rhizobium бактерияларының қатысуымен іске асыратын өсімдіктер: жоңышқа, беде, ас бұршақ, қытай бұршақ, үрме бұршақ. Симбиоздық азотфиксацияны актиномицеттер және Frankia цианобактерияларының қатысуымен іске асыратын ағаш өсімдіктері: шырғанақ, қандағаш, жиде. Азотфиксация үдерісіне электрондар мен АТР түрінде энергия керек. 1 моль N2 тотықсыздандыру үшін 30-40 моль АТР қажет.

Азотфиксация кезіндегі негізгі реакциялардың сызбасы

Молекулалық азотты аммиакқа дейін тотықсыздандырудың 3 сатысы

4. Нитраттың редукциясы

1. Аминдену реакциясы Аммиак + кетоқышқылы = амин қышқылы 2. Амидтену реакциясы Аммиак + амин қышқылы = амид 3. Трансаминдену реакциясы Глутамат + кетоқышқылы = кетоқышқылы + аминқышқылы 5. Азоттың органикалық заттардың құрамына ену реакциялары

Өсімдіктегі заттардың айналымы

Өсімдік құрамындағы азот фракциялары