Fiksimi i azotit

Fiksimi i azotit është procesi i shndërrimit të azotit atmosferik (N₂) në amoniak (NH₃) ose komponime të ngjashme azotike, duke e bërë atë të disponueshëm për përdorim nga organizmat e gjallë. Ky proces ndodh natyrshëm përmes baktereve që fiksojnë azotin në tokë, të cilat e shndërrojnë gazin inert të azotit në një formë që bimët mund ta thithin dhe ta përdorin për rritje. Përveç kësaj, fiksimi i azotit mund të ndodhë përmes proceseve industriale, duke kontribuar në prodhimin e plehrave thelbësorë për bujqësinë. Në përgjithësi, fiksimi i azotit është thelbësor për ruajtjen e pjellorisë së tokës dhe mbështetjen e jetës së bimëve.

Azoti

Azoti është një element kimik me simbolin N dhe numrin atomik 7. Është një jometal dhe përbën rreth 78% të atmosferës së Tokës në formën e molekulave diatomike (N₂). Azoti është elementi i pestë më i bollshëm në koren e Tokës dhe është thelbësor për jetën, duke luajtur një rol vendimtar në proceset biologjike siç është formimi i aminoacideve dhe acideve nukleike. Përveç kësaj, azoti njihet për inercinë e tij për shkak të një lidhjeje trefishe midis atomeve të azotit, duke e bërë atë relativisht jo reaktiv në kushte standarde.

Azoti është elementi më i bollshëm në natyrë që është thelbësor për rritjen dhe riprodhimin e bimëve. Ai formon një komponent të rëndësishëm të klorofilit, pigmenti i nevojshëm për fotosintezën. Gjendet gjithashtu në ATP, acidet nukleike dhe aminoacidet, blloqet ndërtuese të proteinave. Edhe pse gjenden me bollëk, bimët mund të përdorin vetëm azot të reduktuar nga toka.

Çfarë është fiksimi i azotit

Fiksimi i azotit atmosferik ose vetëm fiksimi i azotit është kur azoti atmosferik (N₂) shndërrohet në amoniak (NH₃). Kryhet kryesisht nga mikroorganizmat e tokës.

Ku ndodh

Pjesa më e madhe e fiksimit të azotit ndodh natyrshëm në tokë nga baktere të ndryshme që fiksojnë azotin si Azotobacter, Rhizobium, Azospirillum dhe Cyanobacteria. Një sasi e azotit rregullohet gjithashtu jo-biologjikisht nga rrufeja.

[> fiksimi i azotit, çdo proces natyror ose industrial që shkakton azot të lirë (N₂), i cili është një gaz relativisht inert i bollshëm në ajër, për t’u kombinuar kimikisht me elementë të tjerë për të formuar komponime azoti më reaktive si amoniaku, nitratet ose nitritet.

Në kushte të zakonshme, azoti nuk reagon me elementë të tjerë. Megjithatë, komponimet azotike gjenden në të gjitha tokat pjellore, në të gjitha gjallesat, në shumë ushqime, në qymyr, dhe në kimikate të tilla natyrale si nitrati i natriumit (salpetre) dhe amoniaku. Azoti gjendet gjithashtu në bërthamën e çdo qelize të gjallë si një nga përbërësit kimikë të ADN-së. <]¹

Llojet e fiksimit të azotit

– [Nitrogen Fixation: Definition, Process, Example & Equation]²

1) Fiksimi biologjik i azotit

Fiksimi biologjik i azotit (BNF) u zbulua nga mikrobiologu holandez Martinus Beijerinck në 1901. Kryhet nga një grup bakteresh tokësore dhe ujore. Është mënyra më e zakonshme e fiksimit të azotit në natyrë.

Çfarë ndodh gjatë procesit

BNF është një proces kompleks që kërkon shumë shpenzime energjie. Azoti molekular përbëhet nga dy atome azoti të bashkuar me një lidhje të trefishtë kovalente, duke e bërë atë shumë inert dhe joreaktiv. Enzima nitrogenazë e pranishme në baktere e thyen këtë lidhje për të shtuar tre atome hidrogjeni në çdo atom azoti. Organizmat fotosintetikë e marrin këtë energji nga oksidimi i sheqerit. Në të kundërt, ato jo-fotosintetike marrin energji nga organizmat e tjerë në të cilët mbështeten për ushqim.

Enzima nitrogenazë përbëhet nga dy proteina të tretshme: përbërësi I dhe komponenti II. Komponenti I, i njohur si proteina MoFe, përbëhet nga 2 atome Mo, 28 deri në 34 atome Fe dhe 26 deri në 28 sulfide, së bashku të njohura si një kofaktor hekuri-molibden (FeMoco). Komponenti I përbëhet nga dy kopje të nënnjësive α dhe β. Komponenti II, i njohur si reduktaza e nitrogenazës, përbëhet nga dy kopje të një nënnjësie të vetme. Kjo proteinë përmban 4 atome Fe dhe katër sulfide acid-labile (4Fe-4S).

Komponenti I, ku ndodh lidhja dhe reduktimi i substratit, lidhet me proteinat ATP dhe ferredoksinë ose flavodoksinën (Fdx ose Fld). Energjia për transferimin e elektroneve nga Fdx ose Fld vjen nga hidroliza e ATP. Është një reaksion reduktimi, ku elektronet shtohen në N₂ për të formuar NH₃. Kështu, roli i komponentit II është të transferojë në mënyrë aktive elektronet, një nga një, në komponentin I, të shoqëruar me hidrolizën e ATP.

Ekuacioni kimik

Formula e përgjithshme për BNF të katalizuar nga nitrogenaza është dhënë më poshtë:

N₂ + 8H⁺ + 8e⁻ + 16 ATP → 2NH₃ + H₂ + 16 ADP + 16Pi

Reaktantët e përdorur dhe produktet e formuara

Një atom azoti lidhet me tre atome hidrogjeni për të formuar amoniak (NH₃). Në këtë reaksion, hidrogjeni prodhohet si nënprodukt. Mesatarisht, 21 deri në 25 ATP përdoren për të fiksuar një atom azoti.

Ekzistojnë tre lloje të fiksimit biologjik të azotit.

A. Fiksimi i azotit simbiotik

Është procesi me të cilin mikroorganizmat fiksojnë azotin në mënyrë simbiotike përmes një partneriteti me një bimë pritëse. Këtu, si bimët ashtu edhe mikroorganizmi përfitojnë nga njëri-tjetri përmes marrëdhënies. Bima nxjerr azot fiks nga mikroorganizmat e nevojshëm për rritjen e tyre, ndërsa mikrobet marrin ushqim nga bimët.

Shembuj:

1) Fier uji Azolla me cianobakterin Anabaena azollae

2) Rhizobium ose Bradyrhizobium me bimë bishtajore si bizele, fasule, soja dhe tërfili

3) Pemët dhe shkurret Actinorhizal, të tilla si Alder, me aktinomycete Frankia.

B. Fiksimi asociativ i azotit

Është një proces ku azoti atmosferik shndërrohet në amoniak përmes një lidhjeje të rastësishme por të ngushtë midis një bime dhe mikroorganizmave.

Shembuj: Gjini bakteriale si Azospirillum, Agrobacterium, Arthrobacter dhe Flavobacterium me kultura drithërash si orizi, gruri, patate, domate, misri, tërshëra dhe elbi.

C. Fiksimi i azotit nga heterotrofët që jetojnë të lirë

Është një proces ku azoti atmosferik fiksohet nga bakteret heterotrofike që jetojnë në tokë që fiksojnë azotin në mënyrë të pavarur pa u shoqëruar me ndonjë organizëm tjetër. Këtu, mikroorganizmat marrin energji nga dekompozimi i molekulave organike, të kryera nga organizma të tjerë.

Shembuj: Bakteret e gjinive Azotobacter, Bacillus, Clostridium dhe Klebsiella.

2) Fiksimi i azotit nga rrufeja

Është një mjet jo-biologjik i fiksimit të azotit. Energjia nga rrufeja thyen azotin molekular atmosferik në oksid azot, i cili reagon me ujin për të formuar acid azoti ose acid nitrik. Në tokë, acidi nitrik shndërrohet në nitrat, i cili më pas asimilohet nga bimët.

3) Fiksimi industrial i azotit

Fiksimi i azotit në shkallë të gjerë bëhet artificialisht në industri nga procesi Haber ose procesi Haber-Bosch. Shkencëtari gjerman Fritz Haber e zhvilloi atë në fillim të viteve 1900. Këtu, azoti (N₂) përzihet me hidrogjen në raportin 1:3 në presion të lartë prej 200 atmosferash dhe një temperaturë të lartë prej 400 °C. Amoniaku që rezulton përdoret si azot sintetik në bujqësi në formën e plehrave azotike.

Pse është i nevojshëm fiksimi i azotit

Ai përmbush qëllimet e mëposhtme në natyrë:

• Bën azotin në dispozicion të bimëve dhe kafshëve për rritjen dhe metabolizmin e tyre
• Ndihmon në vazhdimin e ciklit të azotit në natyrë, ku fiksimi i azotit është një hap i rëndësishëm
• Përgatit plehra azotike dhe pesticide artificialisht në një shkallë të gjerë. Kështu, duke ndihmuar në prodhimin e bimëve dhe duke rritur rendimentin e tyre në hortikulturë.
• Ndihmon në formimin e biomolekulave strukturore si proteinat dhe acidet nukleike (ARN dhe ADN) që janë blloqe ndërtuese të trupit tonë

Pyetjet e shpeshta

Pyetja 1. Cili është ndryshimi midis fiksimit të azotit dhe nitrifikimit?

Përgjigje. Dallimi kryesor është se fiksimi i azotit redukton gazin e azotit (N₂) në amoniak (NH₃). Në të kundërt, nitrifikimi është oksidimi biologjik i amoniakut (NH₃) në nitrite (JO₂^–) dhe nitratet (JO₃^–).

Pyetja 2. Cili është ndryshimi midis amonifikimit dhe fiksimit të azotit?

Përgjigje. Amonifikimi përfshin çlirimin e azotit fiks si amoniak (NH₃) nga lënda organike e vdekur dhe e kalbur nga mikroorganizmat. Në të kundërt, fiksimi i azotit është procesi me të cilin gazi i azotit atmosferik (N₂) fiksohet me mjete natyrore ose industriale për të formuar amoniak (NH₃).

–

Referencat

1. Nitrogen fixation | Definition, Process, Examples, Types, & Facts | Britannica ↩︎
2. Nitrogen Fixation: Definition, Process, Example & Equation ↩︎