Агрохимия

Если нитратный азот поступает в растения в избытке, то часть его в неизменном состоянии доходит до листьев, где продолжается восстановление нитратов по указанной схеме.

Синтез аминокислот происходит в результате взаимодействия аммиака с кетокислотами (пировиноградной, щавелевоуксусной, кетоглутаровой и др.), которые образуются при окислении углеводов в процессе дыхания. Реакция биосинтеза аминокислот называется алитированием. Осуществляется она с помощью ферментов. Например, при взаимодействии пировиноградной кислоты с аммиаком образуется аминокислота аланин:

СН₃ СО СООН + NH₃ + 2Н -> СН₃ CHNH₂ СООН + Н₂0.

Аланин

Подобным образом при взаимодействии аммиака с щавелевоуксусной кислотой образуется аспарагиновая кислота (СООН • • СН₂ • CHNH₂ • СООН), а при взаимодействии с кетоглутаровой кислотой — глутаминовая кислота (СООН • СН₂ • СН₂ • CHNH₂ • СООН).

Азот в аминокислотах находится в виде аминогруппы — NH₂. Образование аминокислот происходит как в корнях, так и в надземной части растений.

Опыты, проведенные с применением меченых атомов, показали, что уже через несколько минут после подкормки растений аммиачными удобрениями в их тканях могут быть обнаружены аминокислоты, синтезированные за счет внесенного в подкормку аммиака. При этом первыми образующимися в растениях аминокислотами является аланин, затем аспарагиновая и глутаминовая кислоты.

Нитратный азот может накапливаться в растениях в значительных количествах, не причиняя им вреда. Аммиак в свободном виде содержится в тканях растений в незначительных количествах. Накопление его, особенно при недостатке углеводов

(источника кетокислот), ведет к аммиачному отравлению растений.

Однако растения способны связывать избыток свободного аммиака. Значительная часть его вступает во взаимодействие с ранее синтезированными аспарагиновой и глутаминовой аминокислотами с образованием соответствующих амидов — аспарагина и глутамина:

ооон сн₂ chnh₂ oooh+nh₃->oonh₂ ch₂ chnh₂ oooh+h₂o

Аспарагиновая

кислота

Амид аспарагиновой кислоты (аспарагин)

Аналогично образуется и глутамин:

ОООНСН₂СН₂ chnh₂ ccoh+nh₃->conh₂ сн₂ сн₂ chnh₂ соон+н₂о.

Глутаминовая Амид глутаминовой

кислота кислоты (глутамин)

Итак, процесс образования аспарагина и глутамина позволяет растениям, во-первых, защитить себя от аммиачного отравления и, во-вторых, создать резерв аммиака, который может быть использован ими в дальнейшем по мере необходимости. Кроме того, амиды играют важную роль в синтезе белков.

В 1937 г. отечественные биохимики А. Е. Браунштейн и М. Г. Крицман открыли реакцию переаминирования, которая заключается в переносе аминогруппы с аминокислоты на кетокислоту. При этом образуются другие амино- и кетокислоты. Эта реакция катализируется ферментами трансаминазами или аминоферазами.

Например, пировиноградная кислота, присоединяя аминную группу от глутаминовой кислоты, образует аланин и кетоглутаро-вую кислоту:

сн₃ со соон + соон сн₂ сн₂ chnh₂ соон ->

Пировиноградная Глутаминовая

кислота кислота

->соон со сн₂ сн₂ соон + сн₃ chnh₂ соон.

Кетоглутаровая кислота Аланин

Путем переаминирования может синтезироваться значительное число аминокислот. В растениях наиболее легко подвергаются переаминированию глутаминовая и аспарагиновая кислоты, что указывает на большую роль этих соединений в процессах обмена азотистых веществ.

Аминокислоты представляют собой основные структурные единицы, из которых построены полипептиды и белки. Белки образуются из синтезированных в полипептидные цепи аминокислот. Белковая молекула состоит из 20 аминокислот и двух амидов (аспарагина и глутамина). Различные набор и пространственное расположение аминокислот в полипептидных цепях позволяют синтезировать из них огромное разнообразие белков. В настоящее время известно свыше 90 аминокислот. Значительная часть их (до 70) присутствует в растениях в свободном состоянии и не входит в состав белков.

В составе белков различных растений есть незаменимые аминокислоты: лизин, гистидин, фенилаланин, триптофан, валин, лейцин, изолейцин, треонин и метионин. Организм человека и высших животных не может синтезировать эти аминокислоты, которые играют важную роль для нормальной жизнедеятельности.

Содержание небелкового органического азота в растениях обычно составляет 20—26 % общего его количества. В неблагоприятных условиях питания, в частности при дефиците калия, а также при недостаточном освещении количество небелковых азотистых соединений в растениях повышается.