Wiązanie azotu cząsteczkowego

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Cząsteczka azotu. Każda kreska symbolizuje parę elektronową

Wiązanie azotu cząsteczkowego – zjawisko włączania azotu cząsteczkowego (N2) w związki chemiczne. Azot cząsteczkowy jest słabo reaktywny i jako gaz stanowi większość ziemskiej atmosfery. Nawet w wodzie większość azotu to rozpuszczony azot cząsteczkowy[1]. Z drugiej strony, ma istotne znaczenie biologiczne, gdyż jako makroelement wchodzi w skład aminokwasów i nukleozydów oraz ich pochodnych, takich jak polipeptydy, białka, kwasy nukleinowe, ATP, NAD+ i in., a także chityny i innych związków (oraz metabolitów tych związków). Wiązanie azotu jest niezbędnym etapem biogeochemicznego cyklu azotu, dzięki któremu może on przejść z atmosfery do hydrosfery i litosfery, a przede wszystkim biosfery.

Wiązanie azotu może następować w wyniku rozbijania wiązań cząsteczkowych przez wyładowanie elektryczne (w naturze – przez pioruny i burze magnetyczne). Szacuje się, że w ten sposób utlenia się 10-100 x 106 ton azotu rocznie (częściej podawane są wartości z dolnej części zakresu). Większe ilości azotanów są wskaźnikiem burz magnetycznych zachodzących w przeszłości[2]. Następuje to też podczas spalania. Znaczne ilości azotu wiązane są metodami przemysłowymi, np. metodą Habera i Boscha. Zdecydowana większość azotu wiązana jest jednak przez bakterie azotowe[3]. Zdolność włączania azotu pochodzenia cząsteczkowego do własnego metabolizmu to diazotrofia. Diazotroficzne organizmy (wydatkując energię) wiążą azot do amoniaku w reakcji:

8H+
+ N
2
+ 8e
+ 16 MgATP → 2NH
3
+ H
2
+ 16MgADP + 16P
i
gdzie ATP to adenozynotrifosforan (tu związany z magnezem), ADP – adenozynodifosforan, Pi – nieorganiczny fosforan.

Reakcja jest katalizowana przez nitrogenazę[4].

Amonowa postać azotu jest łatwo przyswajalna przez autotrofy. Bakterie azotowe (w tym sinice) często żyją w symbiozie z roślinami lub grzybami (jako porosty), dzięki czemu związany przez nie azot szybko trafia do biosfery. Żyjące w symbiozie z bakteriami brodawkowymi rośliny motylkowe produkują duże ilości białka i są stosowane jako nawozy zielone. Podobnie do użyźniania pól ryżowych wykorzystywane są wodne paprocie Azolla współżyjące z sinicą z rodzaju anabena (Anabaena azollae). Rośliny takie jak lucerna czy groch, a także olsza wiążą do ok. 200 kg x ha/rok, koniczyna, fasola, ciecierzyca i azolla do ok. 100 kg x ha/rok. Dębik wiąże tylko ok. 12 kg x ha/rok, ale żyje w warunkach tundry[3].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. Winfried Lampert, Ulrich Sommer: Ekologia wód śródlądowych. tłum. Joanna Pijanowska. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2001. ISBN 83-01-13387-2.
  2. Sten F. Odenwald, James Green, Zanim nadejdzie słoneczna superburza, „Świat Nauki”, 9 (205), wrzesień 2008 [zarchiwizowane z adresu 2012-06-17].
  3. a b January Weiner: Życie i ewolucja biosfery. Podręcznik ekologii ogólnej. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1999. ISBN 83-01-12668-X.
  4. Maria J. Król, Julita Zielewicz-Dukowska, Genetyczne aspekty wiązania N2 bakterii z rodzaju Azospirillum, „Postępy Mikrobiologii”, 44 (1), 2005, s. 47-56 [dostęp 2020-11-27].