Азотфиксация биологическая (от азоти ср. лат. fixatio-
закрепление), связывание азот. атмосферы и перевод его в азотсодержащие
соед. микроорганизмами (свободноживущими или находящимися в симбиозе с
растениями) или цианобактериями. Первый стабильный продукт, образующийся
в результате азотфиксации - аммиак, синтез которого 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 азот.бактера 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 азот.иксирующей 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 азотфиксации Осуществлен их перенос
из азот.иксирующей бактерии в кишечную палочку, у которой после этого появляется
способность к азотфиксации Исследования в этой области направлены на поиски высокоактивных
штаммов азот.иксирующих бактерий, изучение возможности переноса генов азотфиксации
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.
Азотфиксация играет важную роль в круговороте азот. в природе и обогащении почвы
и водоемов связанным азот.м. Микроорганизмы, фиксирующие N2
в симбиозе с растениями, могут обогащать 1 га почвы на 200-500 кг азот.
в год.
