DSCN6229 (Kopiowanie)

212 Biologia - rrpetytorium dla kandydatów na akadmlt med>tn.

5.3.5.5, Wiązanie azotu atmosferycznego

Źródłem azotu - niezbędnego do budowy białek - są w organizmach zwierzęcych aminokwasy pobrane z pokarmem. Natomiast rośliny pobierają azot w postaci soli mineralnych (głównie azotanów), rzadziej w postaci aminokwasów (rośliny owadożeme). Największe zasoby tego pierwiastka tkwią w atmosferze - troposfera w 78% zbudowana jest z azotu. Jednakże cząsteczka N, jest bardzo stabilna: wiązania pomiędzy atomami są w niej wyjątkowo silne i redukcja molekuły azotu do grupy aminowej -NH, wymaga znacznych nakładów energetycznych.

Jak pamiętamy z rozdz. 1, azot atmosferyczny jest wiązany przez liczne gatunki bakterii oraz pewne sinice. Do procesu tego niezbędny jest złożony układ enzymatyczny, którego głównym składnikiem jest enzym nitrogenaza. Proces przyłączania azotu atmosferycznego jest również energochłonny: na I mol związanego N, bakterie zużywają 20 moli ATP. Większość bakterii przyłączających azot to heterotrofy uzyskujące niezbędną do tego energię w procesach rozkładu związków organicznych. Należą tu na przykład bakterie tlenowe z rodzaju Azotobactcr, Azomonas i Klebsiella, beztlenowe Closlridium pasteurianum i Clostridium bulyricum, a także fotosyntetyzujące z rodzajów Chromatium i Chlorobium. Te ostatnie niezbędną do wiązania azotu energię uzyskują w procesach fotofosforylacji, podobnie jak sinice Nosloc, Anabena i Gleocapsa, które również przyłączają azot atmosferyczny.

Zdolnością przyłączania azotu obdarzone są również bakterie symbiotyczne, np. Rhizobiun, współżyjące z roślinami motylkowymi i występujące w tzw. brodawkach korzeniowych. Energię niezbędną do procesów nitrogenacji czerpią one z rozkładu cukrów dostarczanych im przez roślinę - dlatego też rośliny motylkowe mogą rosnąć na glebach ubogich w azot.

Oczywiście, proces przyłączania azotu cząsteczkowego nie może być mylony z procesem nitry fikacji, w którym niektóre bakterie chemoautotroficzne uzyskują niezbędną im do życia energię (rozdz. 5.2.5).

£3.6. Przemiany kwasów nukleinowych

Najpierwotniejsze organizmy były już otoczone błoną i posiadały zdolność do replikacji. Błony nie przepuszczały jonów, a zatem we wnętrzu komórki należało zapewnić formę jonową szeregu substancji, by móc je utrzymać w obszarze otoczonym błoną komórkową. W kwasach nukleinowych nukleozydy łączą się za pomocą kwasu fosforowego; został on wyselekcjonowany przez ewolucję ze względu na trójwartościowość; łączy dwie cząsteczki nukleozydów i nadal pozostaje zjónizowany. Zjonizowanic łańcucha nukleotydów powoduje, iż łańcuch ten jest rozpuszczalny w wodzie (hydrofilny), jednocześnie będąc oporny na hydrolizę. W kwasie fosforowym atom fosforu otoczony jest czterema atomami tlenu, a więc nawet w warunkach, gdy dwa atomy tlenu są zaangażowane w wiązania kowalentne, jonizacja trzeciego wiązania nie jest możliwa w pH wyższym niż 3 (a pH we wnętrzu komórki wynosi przeważnie 7,35-7,45). Zatem bardzo silny ładunek ujemny wokół atomu fosforu chroni wiązanie dwuestrowe przed rozpadem (hydrolizą). Łańcuch kwasu nukleinow ego, choć z punktu widzenia termodynamiki jest układem niestabilnym, nie ulega spontanicznemu rozpadowe natomiast dość łatwo może ulegać przekształceniom pod wpływem enzymów.

W strukturze DNA zawarta jest informacja o budowie wszystkich kwasów nukleinowych komórki. Jak pamiętamy, wytwarzanie tych łańcuchów zachodzi zgodnie z regułą komplementarne*¹ Podwajanie DNA czyli proces replikacji ma miejsce przed podziałem jądra, dokładniej w lanc ' interfazy (po/, rozdz. 4.3.2). Na matrycy DNA powstaje także mRNA - w procesie iranskryi*" Podobny proces doprowadza do powstania tRNA i rKNA. Rybosomalny RNA syntetyzowany w obszarze jąderka na matrycy tzw, organizatora jąderkowego(NOR), czyli nici DNA wywwaw /jednego/chromosomów (u człowieka z chromosomu 21 lub 22 pary)._