Круговорот азота в природе

ОБМЕН БЕЛКОВ И АМИНОКИСЛОТ

Курс лекций для студентов специальности

1-49 01 01, 1-49 01 02, 1-91 01 01

«Биологическая химия»

Могилев 2007

УДК 577.1

Рассмотрен и рекомендован к изданию

На заседании кафедры «Химической технологии высокомолекулярных соединений»

Протокол № 8 от 3 апреля 2007

Научно-методическим Советом

Протокол № от 2007

Составители:

О.Н. Макасеева, О.В. Дудинская, Л.М. Ткаченко

Оформление графического материала:

Н.И.Ильичева

Рецензент:

кандидат технических наук, доцент УО МГУП

А.А. Алексеенко

О.Н. Макасеева

С17Обмен белков и аминокислот: Курслекций для студентов специальности 1-49 01 01, 1-49 01 02, 1-91 01 01 «Биологическая химия» – Могилев: УО МГУП, 2007 – 38 с.

В конспекте лекций содержаны основные сведения о путях анаболизма и катаболизма белков и аминокислот. Также содержатся сведения об обезвреживании токсичных азотсодержащих соединений.

©УО «Могилевский государственный

университет продовольствия», 2007

Учебное издание

ОБМЕН БЕЛКОВ И АМИНОКИСЛОТ

Курс лекций

Составители: Макасеева Ольга Николаевна,

Дудинская Ольга Васильевна,

Ткаченко Лариса Михайловна

Редактор Т.Л. Бажанова

Технический редактор А.А. Щербакова

Подписано в печать Формат 60х84 1/16.

Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать трафаретная.

Усл. печ. л. Уч.-изд.л.

Тираж Заказ

Учреждение образования

«Могилевский государственный университет продовольствия»

212027, Могилев, пр-т Шмидта, 3.

ЛИ №02330/0131913 от 08.02.2007.

Отпечатано на ризографе редакционно-издательского отдела

учреждения образования

«Могилевский государственный университет продовольствия»

212027, Могилев, пр-т Шмидта, 3.

ЛИ № 226 от 12.02.2003.

Содержание

1 Круговорот азота в природе…………………………………………………... 5

1.1 Азотофиксация. Нитрогеназа. 6

2 Реакции биосинтеза аминокислот……………………………………………..7

2.1 Восстановительное аминирование a-кетокислот. 8

2.2 Трансаминирование кислот. 9

2.3 Взаимопревращения аминокислот. 11

2.4 Прямое аминирование фумаровой кислоты.. 12

2.5 Синтез незаменимых аминокислот. 13

3 Биосинтез белка……………………………………………………………….13

3.1 Синтез ДНК – репликация. 14

3.2 Синтез РНК – транскрипция. 17

3.3 Биологический код. 18

3.4 Схема передачи генетической информации от ДНК к белку. 20

3.5 Биосинтез белков – трансляция. 21

3.6 Понятие о мутациях. 24

4 Переваривание белков………………………………………………………..25

4.1 Биологическая ценность белков. 28

5 Катаболизм аминокислот……………………………………………………..30

5.1 Дезаминирование аминокислот. 30

5.2 Декарбоксилирование аминокислот. 33

5.3 Обезвреживание аммиака и биогенных аминов. 35

5.4 Орнитиновый цикл мочевинообразования. 36

Список используемой литературы.. 38

Круговорот азота в природе

Растения и микроорганизмы способны усваивать азот почвы, переводя его из неорганической формы в органическую.

Источником азота в почве являются два пути: 1 – фиксация атмосферного молекулярного азота (N₂); 2 – разложение останков вымерших организмов (микроорганизмов, растений и животных).

Схема круговорота азота в природе представлена на рисунке 1 и состоит из следующих этапов:

Рисунок 1 – Схема круговорота азота в природе

1. Азотофиксация. Фиксация молекулярного азота из воздуха с образованием аммиака (NН₃) осуществляемая азотофиксирующими бактериями, которые содержат ферментную систему, называемую нитрогеназой.

2. Синтез аминокислот.Использование аммиака растениями и животными для синтеза аминокислот и построения своих белков.

3. Аммонификация. Процесс разложения в почве белков, аминокислот, мочевины и других азотистых соединений в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Это приводит к тому, что органические формы азота вновь переводятся в неорганическую (NН₃). В результате чего часть азота переходит в молекулярную форму (N₂) и возвращается обратно в атмосферу, а другая часть окисляется бактериями до азотной кислоты (НNО₃).

4. Нитрификация.Это процесс последовательного окисления аммиака до азотистой и азотной кислот с помощью нитрифицирующих бактерий.Поступивший в почву аммиак окисляется бактериями – хемосинтетиками. Процесс окисления идет в несколько ступеней: сначала аммиак окисляется до азотистой кислоты бактериями Nitrosomonas, а затем до азотной кислоты – бактериями Nitrobacter.

5. Восстановление.Это процесс восстановления нитратов до аммиака. Осуществляют его зеленые растения и многие виды почвенных бактерий. Восстановление нитрата до аммиака происходит в два этапа:

На первом этапе – под действием нитратредуктазы нитрат восстанавливается до нитрита; на втором – под действием нитритредуктазы нитрит восстанавливается до аммиака. Полученный аммиак используется затем в синтезе аминокислот.

6. Денитрификация.Это процесс восстановления нитратов до молекулярного азота. Микроорганизмы, осуществляющие денитрификацию, широко распространены в природе: почве, водоемах. Деятельность их в почве отрицательна, особенно в аэробных условиях, так как азот нитратов, усвояемый растениями, переходит в свободный азот, который они не используют.