Ilana Isomọ Nitrogen nipasẹ Awọn Bakteria
Nitrogen jẹ́ ọ̀kan lára àwọn ohun pàtàkì jùlọ fún ìwàláàyè. Ó jẹ́ apá pàtàkì nínú àwọn amino acids (àwọn ohun èlò ìkọ́lé àwọn protein), àwọn nucleic acids (DNA àti RNA), àti onírúurú àwọn molecule mìíràn tí àwọn ohun alààyè nílò láti dàgbàsókè àti láti dàgbàsókè. Síbẹ̀síbẹ̀, ohun pàtàkì kan wà nínú ìṣẹ̀dá: afẹ́fẹ́ ayé ní nǹkan bí 78% nitrogen ní ìrísí nitrogen gaasi (N₂), síbẹ̀ ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun alààyè kò lè lò ó ní tààrà. Èyí jẹ́ nítorí pé N₂ ní ìsopọ̀ mẹ́ta tó lágbára gan-an, èyí tó mú kí ó dúró ṣinṣin tí ó sì ṣòro láti dáhùn padà. Níbí ni bakitéríà ti ń kó ipa pàtàkì nípasẹ̀ ìlànà kan tí a ń pè ní nitrogen fixation.
Lílóye Ìfàmọ́ra Nitrogen
Ìṣàtúnṣe nitrogen ni ilana ti yiyi nitrogen afefe pada si awọn fọọmu nitrogen ti o ni agbara diẹ sii ti awọn ohun-ara le lo, ni pataki amonia (NH₃) tabi awọn ions ammonium (NH₄⁺). Ilana yii jẹ ipele pataki ninu iyipo nitrogen , pẹlu nitrification, idapọ, ammonification, ati denitrification. Laisi fifi nitrogen kun, wiwa nitrogen “ti o ṣetan lati lo” ninu ile yoo ni opin pupọ, ti o yorisi idinku eto-aye ati iṣelọpọ ogbin.
Ìfàmọ́ra nitrogen le waye ni ọpọlọpọ ọna, fun apẹẹrẹ nipasẹ manamana (ilana abiotic), ile-iṣẹ (ilana Haber-Bosch lati ṣe ajile), ati pe pataki julọ ni abemi ni fifi awọn ohun-ara pamọ nipasẹ awọn microorganisms, paapaa awọn kokoro arun.
Àwọn Irú Àwọn Bakteria Tí Ó Ń Dí Nitrogen Dídá
Àwọn bakitéríà tó ń fi nitrogen sí ipò lè fi nitrogen sí ipò nítorí enzyme pàtàkì kan tí a ń pè ní nitrogenase. Ní gbogbogbòò, a lè pín àwọn bakitéríà wọ̀nyí sí oríṣiríṣi oríṣiríṣi ní ìbámu pẹ̀lú ìgbésí ayé wọn:
1. Àwọn bakitéríà aláìláàyè
Àwọn bakitéríà wọ̀nyí ń gbé ní òmìnira nínú ilẹ̀ tàbí omi, wọ́n sì ń ṣe àtúnṣe nitrogen láìsí pé wọ́n ní ìbáṣepọ̀ symbiotic pẹ̀lú àwọn ewéko. Àpẹẹrẹ ni Azotobacter (aerobic) àti Clostridium (anaerobic). Àwọn bakitéríà photosynthetic kan, bíi cyanobacteria (Anabaena, Nostoc), lè ṣe àtúnṣe nitrogen nígbà tí wọ́n bá ń ṣe fọ́tòsín.
2. Àwọn bakitéríà oníṣọ̀kan
Ẹgbẹ́ tí a mọ̀ jùlọ ni bakitéríà ti ẹ̀yà Rhizobium àti àwọn ẹbí rẹ̀ (Bradyrhizobium, Sinorhizobium), tí wọ́n ń gbé ní ìṣọ̀kan pẹ̀lú àwọn ewéko leguminous. Àwọn bakitéríà wọ̀nyí ń ṣe àwọn nódù gbòǹgbò wọ́n sì ń pèsè nitrogen fún ewéko náà, nígbà tí ewéko náà ń pèsè kábọ̀háídéréètì àti àyíká tí ó yẹ fún bakitéríà náà.
3. Àwọn bakitéríà tí ó ní ìsopọ̀ pẹ̀lú àwọn ohun èlò ìsopọ̀/àwọ̀
Àwọn bakitéríà bíi Azospirillum sábà máa ń wà ní ìsopọ̀ mọ́ rhizosphere (agbègbè tí ó yí gbòǹgbò) àwọn koríko tàbí àwọn ewéko ọkà. Ìbáṣepọ̀ yìí kò jọra bíi ti nodule symbiosis, ṣùgbọ́n ó ṣì ń ran lọ́wọ́ láti mú kí wíwà nitrogen pọ̀ sí i àti idagbasoke eweko.
Enzymu Nitrogenase: Kọ́kọ́rọ́ Àkọ́kọ́
Láàrín ìfàmọ́ra nitrogen ni enzyme nitrogenase. Enzymu yìí yàtọ̀ ní agbára rẹ̀ láti fọ́ àwọn ìsopọ̀ líle ti N₂ kí ó sì dín in kù sí NH₃. Síbẹ̀síbẹ̀, ìlànà yìí nílò:
– Agbara nla pupọ, ni gbogbogbo ni irisi ATP.
– Àwọn ẹ̀rọ elekitironi gẹ́gẹ́ bí orísun ìdínkù.
– Awọn ipo ayika ti o yẹ, paapaa nipa atẹgun.
Ni awọn ọrọ ti o rọrun, a le kọ ifasẹyin fifi nitrogen sori ẹrọ bi:
N₂ + 8H⁺ + 8e⁻ + 16 ATP → 2NH₃ + H₂ + 16 ADP + 16 Pi
Ìhùwàsí yìí fi bí agbára tí a nílò ṣe wọ́n tó hàn: nǹkan bí ATP 16 fún gbogbo molecule N₂ tí a ti fi sílẹ̀, kódà ó ń ṣe hydrogen (H₂) gẹ́gẹ́ bí àbájáde mìíràn.
Awọn Ipenija Atẹgun ati Awọn Ọna Idaabobo
Iṣoro pataki kan pẹlu fifi nitrogen sinu ara ni pe nitrogenase ni ifaragba pupọ si atẹgun. Atẹgun le ba ensaymu jẹ, botilẹjẹpe awọn kokoro arun kan n dagba labẹ awọn ipo aerobic. Lati bori eyi, awọn kokoro arun ni ọpọlọpọ awọn ọgbọn:
1. Mimi giga ninu awọn kokoro arun aerobic
Fún àpẹẹrẹ, Azotobacter lo ìwọ̀n èémí gíga láti “lo” atẹ́gùn tó yí enzyme nitrogenase ká kí ìfọ́mọ́ra O₂ má baà dínkù.
2. Àwọn ipò àìlera
Àwọn bakitéríà bíi Clostridium kò ní lè ṣe ìtọ́jú nitrogen nìkan nígbà tí afẹ́fẹ́ kò bá sí.
3. Ìṣẹ̀dá àwọn sẹ́ẹ̀lì pàtàkì nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì cyanobacteria
Àwọn sẹ́ẹ̀lì kan tí wọ́n ń jẹ́ cyanobacteria máa ń ṣẹ̀dá heterocysts, tí wọ́n jẹ́ àwọn sẹ́ẹ̀lì onípele pàtàkì tí wọ́n ní ògiri tí ó dín wíwọlé atẹ́gùn kù, èyí tí ó ń jẹ́ kí nitrogenase ṣiṣẹ́.
4. Leghemoglobin ninu awọn nodule gbongbo
Nínú àkójọpọ̀ Rhizobium-leguminosa, àwọn ewéko náà ń mú leghemoglobin (àwọ̀ bíi hemoglobin) jáde tí ó so atẹ́gùn pọ̀. Ète wọn ni láti máa rí i dájú pé atẹ́gùn tó tó fún èémí (nítorí pé àwọn bakitéríà náà ṣì nílò agbára), ṣùgbọ́n wọn kò ga tó bẹ́ẹ̀ tí wọ́n fi ń ba nitrogenase jẹ́.
Awọn ipele ti Symbiosis Rhizobium ati Ibiyi Nodule
Àjọṣepọ̀ láàárín bakitéríà Rhizobium àti ewéko legume ni àpẹẹrẹ tí a kẹ́kọ̀ọ́ jùlọ. Ìlànà náà ní àwọn ìpele púpọ̀:
1. Ifihan ati ibaraẹnisọrọ ti kemistri
Gbòǹgbò ewéko máa ń tú àwọn èròjà (flavonoids) tí ó máa ń fa bakitéríà. Ní ìdáhùnpadà, bakitéríà náà máa ń mú “Nod factor” jáde tí ó máa ń fi àmì hàn pé ewéko náà yóò bẹ̀rẹ̀ ìṣẹ̀dá nodule.
2. Àkóràn láti inú irun gbòǹgbò
Àwọn bakitéríà máa ń wọ inú irun gbòǹgbò, wọ́n sì máa ń ní àwọn okùn àkóràn tó máa ń yọrí sí àsopọ̀ gbòǹgbò inú.
3. Pípín sẹ́ẹ̀lì àti ìṣẹ̀dá nódù
Àwọn sẹ́ẹ̀lì gbòǹgbò máa ń pín sí méjì láti di àwọn nódù. Láàárín àwọn nódù náà, àwọn bakitéríà máa ń yípadà sí àwọn fọ́ọ̀mù pàtàkì tí a ń pè ní bactéróòdì, èyí tí ó máa ń ṣe ìtọ́jú nitrogen ní ti gidi.
4. Pípàṣípààrọ̀ oúnjẹ
Àwọn ewéko máa ń pèsè carbohydrate àti agbára fún bakitéríà, nígbà tí bakitéríà máa ń pèsè ammonia/ammonium èyí tí àwọn ewéko máa ń gbà sínú amino acid.
Ipa ti Isopo Nitrogen ninu Awọn Eto Ayika ati Ogbin
Fífi nitrogen pamọ́ láti ọwọ́ bakitéríà ṣe pàtàkì fún ìrọ̀rùn ilẹ̀. Nínú àwọn ètò ẹ̀dá adánidá, ìlànà yìí ń rí i dájú pé àwọn ohun èlò nitrogen kò dínkù kíákíá nípa jíjẹ tàbí pípadánù padà sí afẹ́fẹ́ nípasẹ̀ lílo dẹ́nitrification. Nínú iṣẹ́ àgbẹ̀, fífi nitrogen pamọ́ ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àǹfààní pàtàkì:
– Dín ìgbẹ́kẹ̀lé lórí àwọn ajílẹ̀ nitrogen oníṣẹ́dá kù, èyí tí ìṣẹ̀dá rẹ̀ nílò agbára gíga àti pé ó lè fa ìtújáde gaasi afẹ́fẹ́.
– Mu ilọra ati eto ile dara si, paapaa nipa dida awọn irugbin ewa bi ibora ilẹ tabi yiyi irugbin pada.
– Mu eso irugbin pọ si, paapaa ninu awọn eto ogbin alagbero.
Àwọn àṣà bíi gbígbìn ẹ̀gúsí kí ó tó di ìrẹsì tàbí àgbàdo, tàbí lílo àwọn ìdènà Rhizobium lórí èso igi, jẹ́ àpẹẹrẹ lílo ìmọ̀ ìjìnlẹ̀ nitrogen fún iṣẹ́ àgbẹ̀.
Àwọn Ohun Tó Ń Fa Àṣeyọrí Ìfàsẹ́yìn Nitrogen
Àwọn ohun tó ń fa àyíká pọ̀ sí i ló ń darí àṣeyọrí ìfàsẹ́yìn nitrogen , títí bí:
– pH ilẹ̀: ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn bakitéríà tó ń tọ́jú nitrogen tó dára jùlọ ní pH tó jẹ́ didoju tàbí tó ní àsìkò díẹ̀.
– Wíwà phosphorus àti molybdenum: a nílò phosphorus fún agbára (ATP), nígbà tí molybdenum jẹ́ apá pàtàkì nínú nitrogenase.
– Wíwà nitrogen ilẹ̀: tí nitrogen bá pọ̀ (fún àpẹẹrẹ nítorí pé ó ní ajílẹ̀ púpọ̀), àwọn ewéko àti bakitéríà máa ń dín ìṣiṣẹ́ ìdúró nitrogen kù.
– Omi ilẹ̀ àti àwọn ipò afẹ́fẹ́: gbígbẹ jù tàbí omi ti gbẹ jù le dí iṣẹ́ àwọn kòkòrò àrùn lọ́wọ́.
Ipari
Ìfàmọ́ra nitrogen láti ọwọ́ bakitéríà jẹ́ ìlànà ìṣẹ̀dá alààyè tó ṣe pàtàkì fún gbígbé ìwàláàyè ró lórí ilẹ̀ ayé. Pẹ̀lú ìrànlọ́wọ́ enzyme nitrogenase, bakitéríà yí nitrogen afẹ́fẹ́ tí kò ní ìfaradà padà sí ammonia, èyí tí àwọn ewéko àti àwọn ohun alààyè mìíràn lè lò. Oríṣiríṣi bakitéríà, àti àwọn ohun alààyè tí kò ní ìfaradà àti àwọn ohun ọ̀gbìn, ń ṣe ipa yìí nípasẹ̀ àwọn ọ̀nà ìdàgbàsókè, títí kan àwọn ọgbọ́n ààbò atẹ́gùn. Nínú àwọn ètò ìṣẹ̀dá àti iṣẹ́ àgbẹ̀, fífọ nitrogen padà ń ran lọ́wọ́ láti mú kí ilẹ̀ rọ̀ sí i, ó sì ń ṣètìlẹ́yìn fún ìpèsè oúnjẹ tí ó wà pẹ́ títí. Lílóye ìlànà yìí kìí ṣe pàtàkì fún ìmọ̀ nípa ẹ̀dá alààyè àti ìmọ̀ nípa ẹ̀dá nìkan, ṣùgbọ́n ó tún ṣe pàtàkì fún ìdàgbàsókè iṣẹ́ àgbẹ̀ tí ó dára fún àyíká ní ọjọ́ iwájú.
