АЗОТФИКСАЦИЯ

биологическая (от азот и ср. лат. fixatio- закрепление), связывание азота атмосферы и перевод его в азотсодержащие соед. микроорганизмами (свободноживущими или находящимися в симбиозе с растениями) или цианобактериями. Первый стабильный продукт, образующийся в результате А.,-аммиак, синтез к-рого катализирует мультифермент нитрогеназа. Последняя состоит из Mo-Fe-белка (собственно нитрогеназа) и Fe-белка (редуктаза нитрогеназы). Активностью обладает лишь комплекс обоих компонентов. Mo-Fe-Белок (мол. м. 200-250 тыс.) состоит из четырех субъединиц двух типов, содержит 2 атома Мо (в виде FeMo-кофактора), 28-34 атома негеминового Fe и 18-24 атома сульфидной S. Fe-Белок (мол. м. 50-60 тыс.) состоит из двух одинаковых субъединиц. Нитрогеназы, выделенные из разл. источников, во многом сходны, что подтверждается возможностью получения активных "гибридных" нитрогеназ (напр., Mo-Fe-белка из азотобактера с Fe-белком из клубеньков бобовых растений). Кроме N₂, нитрогеназа восстанавливает ряд соед., имеющих тройную связь (напр., азиды, цианиды, ацетилен). Способность нитрогеназы восстанавливать ацетилен используется для определения азотфиксирующей активности.

Для своего функционирования нитрогеназа нуждается в непрерывном притоке как энергии (в форме АТФ), так и электронов. Это обеспечивается благодаря дыханию и брожению, происходящим в микроорганизмах или в результате фотосинтеза. АТФ специфически связывается с Fe-белком, и образовавшийся комплекс переносит электроны от ферредоксина (железосодержащий белок-донор электронов) к Mo-Fe-белку. Восстановленный Mo-Fe-белок связывает N₂ и восстанавливает его до NH₃.

Установлена структура и локализация генов А. Осуществлен их перенос из азотфиксирующей бактерии в кишечную палочку, у к-рой после этого появляется способность к А. Исследования в этой области направлены на поиски высокоактивных штаммов азотфиксирующих бактерий, изучение возможности переноса генов А. в высшие растения (это позволило бы избавиться от необходимости применения азотных удобрений). Большое практич. значение имело бы создание более эффективных катализаторов для пром. синтеза NH₃ из N₂, подобных по механизму действия нитрогеназе.

А. играет важную роль в круговороте азота в природе и обогащении почвы и водоемов связанным азотом. Микроорганизмы, фиксирующие N₂ в симбиозе с растениями, могут обогащать 1 га почвы на 200-500 кг азота в год.

Лит.: Проблемы фиксации азота, М., 1982; Молекулярные механизмы усвоения азота растениями, М., 1983. Н. П. Львов.