Modele de fixare biologică a azotului

Fixarea biologica a azotului atmosferic se desfasoara la temperatura si presiuni ambientale. Fixarea biologica foloseste energia solara captata fotosintetic si se petrece in camp, excluzand consumurile energetice implicate in transportul si administrarea ingrasamintelor chimice.

Azotul este un gaz incolor, inodor, insipid, diatomic si nemetalic. Ocupa 78,08% din atmosfera pamantului.

Azotul este considerat elementul cheie al ecosistemelor pentru ca este parte component a aminoacizilor, care constituie baza formarii proteinelor.

Fluxul de azot in pajistile naturale si semanate se realizeaza in cadrul celor trei componente ale relatiei pe care se bazeaza aceste culturi: sol-planta-animal.

Fixarea din atmosfera a azotului se face prin trei cai principale:

- Biologica

- Tehnica

- Atmosferica (chimica).

Azotul se gaseste in natura in diferite forme: monoxide de azot (NO), dioxid

de azot (NO2), acid azotic (HNO3), acid azotos (N2O), amoniac (NH3) etc.

Fixarea biologica a azotului

Prin fixarea azotului se intelege, in general, transformarea formei inerte a azotului chimic, elementar sau molecular, prin reducere in forme biodisponibile.

Fixarea azotului este o parte importanta a circuitului azotului in mediu.

Fixarea nesimbiotica a azotului are loc in sol sau apa si consta in fenomenul de reducere a azotului pana la formarea de amoniac.

Fixarea biologica a azotului inseamna reducerea moleculei de azot in amoniac cu ajutorul complexului notrigenaza care serveste ca si catalizator.

Procesul de denitrificare este invers procesului de nitrificare si poate avea loc atat in sol, cat si in plante.

Denitrificarea in sol are loc de regula in conditii de anaerobioza de catre o multitudine de bacterii, care conform cercetatorilor de la Max Planck Institut din Germania pot fi clonate din diferite populatii si adaptate procesului in sine.

Reducerea nitritilor in plante are loc in matrixul cloroplastelor direct prin fotoreactiile cauzate in procesul de fotosinteza.

In partile heterotrofe ale plantelor cum ar fi radacinile sau pe timpul noptii – inclusiv in partea verde a plantei- reducerea nitratilor se poate desfasura si fara fotosinteza.

De regula insa, la plantele superioare cea mai mare parte de azot nitric este redusa fotosintetic.

In cazul reductiei asimilatorice a nitratilor apa devine donator de hidrogen

Reducere: NO-3 + 8H++6e-→NH4++3H2O

Oxidare: 4H2O→O2+8e-+8H

Reactia finala: NO-3+H2O+2H+→NH4++2O2:AGO = 347kJ/molNO3-

NH4+ este toxic pentru celule si de aceea este imediat utilizat in sinteza aminoacizilor.

Prin denitrificare avem de-a face cu o pierdere de azot si deci nu este favorabila.

Fixarea simbiotica a azotului in sol.

Exista numeroase plante atat din familia leguminoase cat si din familii neleguminoase care realizeaza o eficienta fixare a azotului atmosferic, prin realizarea unei simbioze intre radacinile plantei si anumite bacterii, dintre care doua genuri sunt mai cunoscute:

- Genul Rhyzobium cu un numar mai mare de specii;

- Genul Frankia o actinomiceta care creeaza simbioze cu plante neleguminoase.

Rhisobium sunt cele mai frecvente si mai raspandite bacterii ale solului.

Marea lor valoare consta in realizarea unei asociatii mutuale cu plantele din familii leguminoase si fagaceae.

Rhisobiile detin capacitatea de a lega azotul molecular, elementar prin reducere in forma amoniacala si de a-l pune apoi la dispozitia plantelor in schimbul hranei elaborate.

Fara simbioza niciunul din parteneri nu ar beneficia de un “azot fixat” si biologic disponibil.