4. cđ nh CO
4.2.6.1.C ch ca quá trình cđ nh nit phâ nt
Nit phân t đ c c u t o t 2 nguyên t nit n i v i nhau b ng 3 dây n i N ≡
N. phá v đ c 3 dây n i này b ng ph ng pháp hoá h c c n ph i ti n hành nhi t đ và áp su t r t cao. Ví d nh mu n t o thành xianamit canxi là m t lo i phân
đ m hoá h c ng i ta ph i ti n hành ph n ng gi a nit phân t và cacbit canxi nhi t đ 1000 - 11000C.
CaC2 + N21000 CaCN2 + C
0
C
N u mu n liên k t nit v i hydro đ t o thành amoniac thì ph n ng ph i đ c ti n hành nhi t đ 6000C và áp su t 1000at v i nh ng ch t xúc tác đ t ti n. Trong khi đó nhóm vi khu n c đnh nit có th bi n khí nit thành h p ch t đ m các đi u ki n bình th ng v nhi t đ và áp su t. V y c ch c đnh c a nó là nh th nào? ó là đi u các nhà khoa h c nghiên c u trong l nh v c này h t s c quan tâm. T tr c t i nay có r t nhi u gi thi t v c ch c a quá trình c đnh đ m sinh h c.
a s nhà nghiên c u đ u th ng nh t cho r ng: Quá trình c đ nh nit sinh h c là m t quá trình kh N2 thành NH3 d i tác d ng c a men nitrogenaza sinh ra b i vi sinh v t.
N2 + 6e + 12ATP + 12 H2O → 2NH4+ + 12 ADP + 12P + 4 H+
Nitrogenaza
Nitrogenaza đã đ c chi t xu t ra t Azotobacter vinelandii - 1loài vi khu n c
đnh nit s ng t do trong đ t. Nitrogenaza bao g m hai thành ph n khác nhau, 1 thành ph n g m protein và Fe, 1 thành ph n g m protein, Fe, Mo. Electron c a các ch t kh s đi vào thành ph n th 1 c a nitrogenza (ph n có ch a protein và s t) sau
đó đ c chuy n sang thành ph n th 2, qua đó electron đ c ho t hoá có th ph n ng v i N2. N2 c ng đi qua 2 thành ph n c a nitrogeneza và đ c ho t hoá. Hydro đ c ho t hoá nh các enzymc a h th ng hydrogenaza. N ng l ng dùng trong quá trình này là ATP c a t bào. Cu i cùng NH3 đ c hình thành. Có th tóm t t trong s đ
sau: ATP ATP ADP N2 NH3 Feredoxin d ng kh Electron Feredoxin d ng oxy hoá
Enzym nitrogenaza ngoài tác d ng kh N2 thành NH3 còn có kh n ng xúc tác cho vi c kh m t s ch t khác. Ví d nh nó có th kh axetylen thành etylen. Ph n
ng kh axetylen ngày nay đ c dùng đ xác đnh ho t tính nitrogenaza.
Azotobater là lo i vi khu n hi u khí, song quá trình c đnh nit l i là m t quá trình kh đi u ki n không có oxy. Hai đi u ki n trái ng c nhau đ c tho mãn d i v i m t t bào là do Azotobacter có nhi u màng lipoporotein. Bên ngoài màng là nh ng men hô h p ho t đ ng, s d ng oxy đ hình thành ATP và làm cho oxy không th m vào phía trong màng, n i đó có nitrogenaza ti n hành c đnh nit đi u ki n k khí.
NH3 đ c hình thành đ n m t m c đ nào đó s kìm hãm s ho t đ ng c a nitrogenaza, nó chính là y u t đi u hoà ho t tính c a enzym.
vi khu n c đ nh nit s ng c ng sinh v i cây b đ u, c ch c đ nh nit có ph n nào ph c t p h n vì nó có liên quan đ n th c v t. Vai trò c a th c v t đây chính là s hình thành Leghemoglobin, ch t này đóng vai trò chu i chuy n đi n t t quá trình quang h p c a cây vào nitrogenaza c a vi khu n. Enzym nitrogenaza c a vi
khu n n t s n s ng c ng sinh v i cây đ u c ng có c u trúc gi ng nh nitrogenaza c a vi khu n c đnh nit s ng t do trong đ t.
M i quan h gi a th c v t và vi khu n trong quá trình c đnh nit c ng sinh có th bi u di n b i s đ sau:
Quá trình
quang h p c a cây Leghemoglobin c a vi khu n Nitrogenaza
e e ATP
NH3 N2
Quá trình sinh n ng l ng c a vi khu n
Tuy nhiên g n đây có m t s tác gi cho r ng, quá trình c đnh nit phân t x y ra t bào th c v t ch không x y ra t bào vi khu n. Nh ng tác gi này d a vào k t qu thí nghi m dùng nguyên t phóng x N15 th y nó xu t hi n ch y u màng t bào th c v t trong khi xu t hi n r t ít t bào vi khu n.