2007 valg af skoler. Relaterede emner: generel biologi; generel kemi
Nitrogenfiksering er den proces, hvormed nitrogen tages fra dets relativt inerte molekylære form (N2) i atmosfæren og omdannes til nitrogenforbindelser, der er nyttige til andre kemiske processer (såsom især ammoniak, nitrat og nitrogendiokse) .
Nitrogenfiksering udføres naturligt af en række forskellige prokaryoter, herunder bakterier og actinobakterier visse typer anaerobe bakterier. Mikroorganismer, der fikserer nitrogen, kaldes diasotrofer. Nogle højere planter og nogle dyr (termitter) har dannet foreninger med diasotrofer.
biologisk kvælstoffiksering blev opdaget af den hollandske mikrobiolog Martinus Beijerinck.
biologisk Nitrogenfiksering
biologisk Nitrogenfiksering (BNF) opstår, når atmosfærisk nitrogen omdannes til ammoniak af et par bakterielle stoffer kaldet nitrogenase . Formlen for BNF er:
N2 + 8H+ + 8e− + 16 ATP-kur 2NH3 + H2 + 16adp + 16 Pi
selvom ammoniak (NH3) er det direkte produkt af denne reaktion, ioniseres det hurtigt til ammonium (NH4+). I fritlevende diasotrofer assimileres den nitrogenase-genererede ammonium i glutamat gennem glutaminsyntetase/glutamatsyntasevejen.
i de fleste bakterier er nitrogenase meget modtagelige for ødelæggelse af ilt (og mange bakterier ophører med produktionen af ilt i nærvær af ilt) . Lav iltspænding opnås af forskellige bakterier ved: lever under anaerobe forhold, respirerer for at trække iltniveauer ned eller binde iltet med et protein (f .eks. Det store flertal af bælgfrugter har denne tilknytning, men nogle få slægter (f.eks.
ikke-bælgfrugtsnitrogenfikseringsanlæg
planter fra mange andre familier har lignende foreninger, herunder: * Lobaria lav og nogle andre lav
- myg bregne (Asolla arter)
- Cycads
- Gunnera
- Alder (Alnus arter)
- Ceanothus (Ceanothus arter)
- voks myrte (Myrica arter)
- bjerg-mahogni (cercocarpus arter)
- bitterbrush (Purshia tridentata)
- Bøffelbær (shepherdia argentea)
- jerntræ (Casuarina arter), sheoak (allocasuarina arter) og andre Slægter i casuarinaceae
kemisk nitrogenfiksering
nitrogen kan også være kunstigt fastgjort til brug i gødning, sprængstoffer eller i andre produkter. Den mest populære metode er ved Haber-processen. Denne kunstige gødningsproduktion har opnået en sådan skala, at den nu er den største kilde til fast kvælstof i jordens økosystem.
Haber-processen kræver høje tryk og meget høje temperaturer, og aktiv forskning er forpligtet til udvikling af katalysatorsystemer, der omdanner nitrogen til ammoniak ved omgivelsestemperaturer. Det første dinitrogen-kompleks blev opdaget i 1965 baseret på ammoniak koordineret til ruthenium (2+) Denne opdagelse blev efterfulgt af det første eksempel på homolytisk spaltning af nitrogen med et molybdæn-kompleks til to ækvivalenter af et tredobbelt bundet MoN-kompleks (1995). Det første katalytiske system, der omdanner nitrogen til ammoniak ved stuetemperatur og 1 atmosfære, blev opdaget i 2003 og er baseret på en anden molybdænkatalysator, en protonkilde og et stærkt reduktionsmiddel .
