- Chịu hạn: Hạn hán thúc đẩy các quá trình thủy phân trong cây, làm yếu quá trình
3. Dinh dưỡng Nitơ (nitrogen) của thực vật 1 Vai trò của Ni tơ đối với thực vật.
3.4.3. Cơ chế cố định N2 của vi sinh vật
Cơ chế hóa sinh của q trình cố định N2 cho đến nay vẫn chưa được sáng tỏ hoàn toàn, nhưng đa số các nhà nghiên cứu đồng ý với giả thuyết cho rằng NH3 là sản phẩm đồng hóa sơ cấp của N2 và có thể nêu ra giả thuyết về 2 con đường cố định N2 của vi sinh vật sống tự do trong đất như hình 7.
Trong cơng nghiệp, nhờ các chất xúc tác nên năng lượng dùng cho phản ứng cố định N2 được giảm nhiều, chỉ vào khoảng 16-20 Kcalo/M, song lượng năng lượng vẫn còn lớn so với trong cơ thể sinh vật. Tốc độ phản ứng nhanh chóng trong tế bào vi sinh vật ở nhiệt độ thấp nhờ có hệ thống enzyme hydrogenase họat hóa H2 và enzyme nitrogenase hoạt hóa N2.
Năm 1961-1962, người ta đã tách từ Clostridium pasteurrianum hai tiểu phần hoạt hóa H2 Và N2. Sau này người ta tìm thấy ở Azotobacter cũng có các tiểu phần đó. Trong q trình hoạt hóa này có sự tham gia của 2 ngun tố khống Mo và Fe.
Nguồn hydro để khử N2 có thể là hydro phân tử (H2). Trong trường hợp này thì dưới tác dụng của enzyme hydrogenase, điện tử được chuyền
Fd là cầu nối giữa 2 hệ enzyme hydrogenase và nitrogenase để cố định N2.
Sự cố định N2 của vi khuẩn nốt sần có thể xãy ra theo sơ đồ phức tạp hơn. Trong các nốt sần có một chất có bản chất hem rất giống với hemoglobin trong máu gọi là leghemoglobin. Nó dễ dàng liên kết với O2 để biến thành oxyhemoglobin. Leghemoglobin chỉ được tạo nên khi vi khuẩn sống cộng sinh với cây bộ đậu, còn khi nuôi cấy tinh khiết các Rhizobium sẽ không tạo leghemoglobin và không cố định được
N2.
Những nghiên cứu gần đây về quá trình cố định N2 cho thấy q trình cố định này địi hỏi:
- Có sự tham gia của enzyme nitrogenase. Có thể coi đây là nhân tố chìa khóa cho q trình này. Enzyme này hoạt động trong điều kiện yếm khí.
- Có lực khử mạnh với thế năng khử cao (NAD, NADP,...)
- Có năng lượng (ATP) đủ và có sự tham gia của nguyên tố vi
lượng. Nhóm hoạt động của enzyme nitrogenase có chứa Mo và Fe. Vì vậy sử dụng Mo và Fe cho cây họ đậu thường có hiệu quả rất cao.
- Tiến hành trong điều kiện yếm khí.
Các chất khử là NADH2 và Fd cùng với năng lượng do hô hấp, quang hợp của cây chủ cung cấp. Sự cố định N2 cần rất nhiều năng lượng, cần 16 ATP để khử 1 N2.
NH3 tạo thành trong quá trình cố định N2 được sử dụng dễ dàng vào q trình amine hóa các cetoacid để tổng hợp một cách nhanh chóng các acid amine, từ đó tham gia vào tổng hợp protein và nhiều quá trình trao đổi chất khác.