22.21. Круговорот азота

Азот требуется для биосинтеза и аминокислот, и нуклеотидов. В природе, однако, встречается мало растворимых соединений азота в биологически доступной форме. Поэтому большинство организмов использует аммиак, аминокислоты и нуклеотиды экономно, тем более что все эти соединения являются предшественниками важнейших биомолекул - нуклеиновых кислот и белков. Действительно, как мы уже знаем, свободные аминокислоты, пурины и пиримидины, образующиеся в процессе метаболического обновления, часто вновь идут в дело, т.е. используются повторно.

Больше всего азота содержится в воздухе, который почти на 80% состоит из молекулярного азота . Однако переводить атмосферный азот в формы, доступные для живых организмов, могут лишь сравнительно немногие виды; именно они и обеспечивают сохранение и реутилизацию биологически доступного азота в гигантском круговороте азота, совершающемся в природе (рис. 22-26).

Первым этапом круговорота азота является фиксация атмосферного азота азотфиксируюшими организмами с образованием аммиака. Аммиак могут использовать почти все живые организмы. Существуют, однако, некоторые важные виды почвенных бактерий, добывающие необходимую им энергию за счет окисления аммиака до нитритов и в конце концов до нитратов. Эти бактерии вездесущи и чрезвычайно активны, а потому почти весь попадающий в почву аммиак в конечном счете окисляется до нитратов. Этот процесс носит название нитрификации. Растения и многие виды бактерий при помощи нитратредуктазы вновь легко восстанавливают нитраты до аммиака. Из образовавшегося таким путем аммиака растения синтезируют аминокислоты, а животные, питающиеся растениями, используют эти аминокислоты (как заменимые, так и незаменимые) для построения своих белков. После смерти животных их трупы подвергаются микробному разложению. Аммиак, выделяющийся при распаде белков, возвращается в почву, и нитрифицирующие бактерии превращают его здесь снова в нитриты и нитраты

Рассмотрим теперь процесс фиксации азота, который важен для всех форм жизни.