Проблемы фиксации атмосферного азота | Пример курсовой работы

Проблемы фиксации атмосферного азота

Целью данной работы является рассмотрение проблемы фиксации атмосферного азота.

Первым свободным продуктом является аммиак, все промежуточные продукты связаны с ферментным комплексом. В отсутствие N2 нитрогеназа интенсивно выделяет Н2, так как электроны восстановителей необходимо сбросить. Несмотря на высокое сродство нитрогеназы к N2, она не очень специфична и может восстанавливать и другие соединения: С2Н2 → С2Н4, HCN → СН4 + NH3.
Как отмечалось ранее, нитрогеназа крайне чувствительна к кислороду. Однако в 1997 г. появилось сообщение о выделении нитрогеназы, нечувствительной к кислороду. При изучении карбоксидобактерий — аэробов, окисляющих СО и имеющих устойчивую к угарному газу оксидазу, выделен микроорганизм Streptomyces thermoautotrophicus. Проба была отобрана из верхней части дерна углежоговой ямы для получения древесного угля из березовых поленьев путем медленного тления (Бавария). S. thermoautorophicus — автотроф, аэроб, термофил (температура роста — до 70 °С), азотфиксатор.
Нитрогеназа этого организма зависит от О2, СО и супероксид- радикала:

Эта нитрогеназа не способна восстанавливать ацетилен в этилен, менее требовательна к АТФ (4— 12), по субъединичному составу не похожа ни на один известный фермент, хотя также содержит Мо2+.
В настоящее время nif-гены успешно «пересажены» из Klebsiella в Е. coli, но, к сожалению, они там «не работают», так как у организма-реципиента нет стратегии защиты нитрогеназы от кислорода. С открытием устойчивой к кислороду нитрогеназы эта проблема может быть решена.
Практическое применение диазотрофов в деятельности человека заключается, в основном, во внесении этих микроорганизмов либо в почву (свободноживущие бактерии — в виде удобрения азотобактерина), либо на корни или семена растений (симбиотические бактерии — в виде нитрагина). Цианобактерии эффективно «работают» на рисовых полях, а во Вьетнаме хорошим «зеленым» удобрением служит водный папоротник Azolla в симбиозе с Anabaena. Продолжаются работы по внедрению nif -генов в другие полезные микроорганизмы.
Таким образом, в данной работе была рассмотрена проблема фиксации атмосферного азота.
В связи с ростом населения земного шара потребность в продуктах питания непрерывно растет. В 1830 г. население земного шара составляло 1 млрд человек, в 1930 г. – 2 млрд человек, в 1988 г. – 5 млрд человек, в настоящее время проживает около 7 млрд человек, в то же время площадь сельскохозяйственных угодий непрерывно сокращается за счет строительства городов, промышленных и горнодобывающих предприятий, дорог и других сооружений. В связи с этим основным способом увеличения производства продуктов питания является повышение урожайности сельскохозяйственных культур за счет применения минеральных азотных удобрений, потребность в которых непрерывно увеличивается и измеряется сотнями миллионов тонн в год.
Кроме того, соединения азота широко применяются во многих отраслях промышленности. Поэтому проблема получения соединений азота является жизненно важной для развития человечества.
В XVIII в. И. Р. Глаубер установил, что растения способны усваивать азот из его солей, при этом урожайность сельскохозяйственных культур увеличивается, поэтому впервые он обосновал необходимость внесения их в почву. В это же время в результате многолетних наблюдений было установлено, что при выращивании бобовых растений после снятия урожая почва на этих участках становится более плодородной. В 1838 г. Ж. Б. Буссенго установил, что бобовые растения обогащают почву азотом.
Таким образом, появилось два способа повышения урожайности сельскохозяйственных культур – внесение в почву азотсодержащих солей и посев бобовых растений. Оба способа связаны с необходимостью фиксации атмосферного азота и перевода его в форму, доступную для усвоения растениями.
Первый способ может быть осуществлен техническими приемами путем взаимодействия азота с кислородом, водородом с получением аммиака, азотной кислоты и их солей, а второй способ – биологическим методом путем связывания азота бобовыми растениями.
Наиболее простым из этих способов является биологический, так как он происходит самопроизвольно при обычных условиях, не требуя затрат энергии и дорогостоящих реагентов. Однако биологический метод фиксации атмосферного азота протекает с очень малой скоростью и позволяет накопить в почве не более 100 кг азота на 1 га, что явно недостаточно для получения высоких урожаев. Кроме того, биологический метод фиксации азота не позволяет получать его соединения, широко используемые в технике.
Поэтому основную роль в освоении промышленных методов фиксации атмосферного азота сыграли технические методы, которые основаны на взаимодействии азота с кислородом или водородом.
Целью данной работы является рассмотрение проблемы фиксации атмосферного азота.

Что думаете про курсовую?

Поставьте оценку!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

5 − три =