Крадец на азот, биологична трансформация на азотните форми в почвата
Процесът изисква АТФ като енергиен източник: според изчисленията са необходими поне 12 молекули АТФ, за да се намали една молекула N2. Особеността на нитрогеназата е, че са необходими анаеробни условия, за да работи ензимът. В същото време за поддържане на дишането е необходим кислород в клетките на висше растение. Много азотни фиксатори имат специални механизми на нитрогеназна защита - протеинът leggeboglobin. Ролята на leghemoglobin е да свързва O2 в тялото на бактериите, така че той да остане на разположение за аеробно дишане и да не може да повлияе на ензима. За образуването на легемоглобин са необходими Fe, Cu и Co. За нормалното протичане на процеса на фиксиране на азот са необходими Mo и Fe, тъй като те са част от нитрогеназния ензим. Молибденът изпълнява структурна функция, поддържайки нитрогеназната конформация, каталитичен, участващ в азотното свързване и електронен трансфер, а също така предизвиква синтеза на нитрогеназа. Кобалтът е необходим поради факта, че той е част от витамин В12, който участва в биосинтеза на легемоглобин. Образуваният амоняк тук в кореновите клетки реагира с а-кетоглутарова киселина, образувайки глутаминова киселина, която участва в по-нататъшния метаболизъм. Азотните вещества се придвижват до въздушните органи на растението гостоприемник главно под формата на амиди.
39. Абсорбция и усвояване на сяра от растенията. Физиологична роля на сярата Сярата се абсорбира под формата на анион на сярна киселина, който се редуцира в растението до сулфхидрилната група SH, която е включена в цистеина. Възстановяването се извършва в листата, хлоропластите и частично в корените, тъй като те изискват въглехидрати. Първата стъпка в превръщането на сярата е активирането на сулфат с АТФ в присъствието на магнезиеви йони. Взаимодействайки с АТФ, сулфатът под действието на ензима АТФ-сулфурилаза образува аденозин-5-фосфосулфат (APS): SO4 -2 + ATP → APS + PF (пирофосфат). Този активиран сулфат (API) е краткотрайно съединение. Той може да реагира с АТФ, за да образува 3-фосфоаденозин-5-фосфосулфат (FAPS). FAFS се редуцира до сулфит (SO4 -2) и след това до сулфид (S -2), това е основният път за асимилация на сулфат при гъбичките. Друг начин е, че сярата в API може да се превърне в ензимно свързан тиосулфид. Съществува и трети начин, чрез който API се редуцира директно до сулфит и след това до сулфид. Полученият тиосулфид или сулфид реагира с О-ацетилсерин, образувайки цистеин или ацетат. Ензимите за синтез на цистеин са локализирани в цитозола, пластидите и митохондриите. Редукцията на сулфат до цистеин променя заряда на сяра от +6 до -4, т.е. за този процес са необходими 10е. Намаленият фередоксин, NAD (P) H и други могат да бъдат донори на електрони. Цистеинът е необходим за синтеза на метионин. След синтеза на цистеин и метионин сярата може да бъде включена в протеини и редица други важни съединения (ацетил-КоА или S-аденозилметионин). Редукцията на сулфат се проявява най-активно в листата, тъй като фотосинтезата произвежда редуциран тиоредоксин и фередоксин, а серинът се образува в цикъла на гликолат, което стимулира образуването на О-ацетилсерин. Асимилираната сяра се транспортира по флоемата до мястото на синтеза на протеини, главно под формата на глутамат. Намалената сяра в растенията може отново да се окисли. Окислената форма е неактивна. При младите органи сярата е главно в редуцирана форма (в органично вещество), а в старите органи - в окислена форма (под формата на сулфат). Изискванията за сяра варират значително в различните култури. Съдържанието на сяра в абсолютно сухо вещество в растенията обикновено варира от 0,1 до 1,0% (на елемент). Най-голямото търсене на сяра е типично, като правило, за растения от рода Брасика (като зеле, броколи и рапица), последвано от бобови и зърнени храни.