Koloběh Dusíku

Velkou roli v koloběhu dusíku hrají organismy a zejména biologická fixace dusíku. Koloběh dusíku probíhá v několika fázích.

Dusík prochází, zejména díky organismům, na Zemi neustávajícím koloběhem. Posloupnost organických látek je: vzdušný dusík - amoniak - organické látky (nukleové kyseliny, nukleotidy) - amoniak - dusitany - dusičnany - vzdušný dusík.

Diazotrofie

Při biologické fixaci neboli diazotrofii se rozbíjí trojná vazba vzdušného dusíku (N₂) pomocí enzymu nitrogenáza. Dusík se zabuduje do amonných iontů (NH₄⁺). Tuto reakci zvládají jen některé prokaryotické organismy, které někdy využívají symbiotického svazku s vyššími rostlinami (například bobovité, olše).

Na biologické fixaci se podílí mnoho skupin prokaryotních organismů, ale zejména různé bakterie včetně aktinomycet a sinic. Tyto organismy můžeme rozdělit do dvou skupin, podle toho, zda vytvářejí symbiotický vztah s vyššími rostlinami.

• Symbiotičtí vazači dusíku (velmi často tzv. hlízkové bakterie): Rhizobium, Bradyrhizopodium, aktinomyceta Frankia, sinice Nostoc
• Volně žijící vazači dusíku
  • aerobní bakterie Azotobacter, Clostridium, žijí v půdě, slané i sladké vodě
  • autotrofní sinice: sladkovodní Anabaena a Aphanizomenon, mořská sinice Trichodesmium

Asimilace

Při asimilaci se začleňuje dusík do těla organismů.

Rostliny přijímají dusík jako dusičnany, případně jako amonné ionty přímo z půdy. Dusičnany jsou redukované na dusitany a posléze zabudovány do aminokyselin, nukleových kyselin, chlorofylu, a podobně.

U rostlin, které přijímají amoniak díky hlízkovým bakteriím, je práce s dusitany a dusičnany zjednodušená. Dusík díky potravnímu řetězci proniká od rostlin a bakterií k jejich predátorům, až na vrchol potravní pyramidy, a to v podobě rostlinných aminokyselin a nukleotidů, vyrobených z jejich fixovaného dusíku.

Amonifikace

Amonifikace je přeměna dusíkatých organických látek zpět na amoniak. Tento jev zprostředkovávají rozkladači, tedy zejména bakterie a houby. Amonifikace je proto jedním z pochodů biologického rozkladu (mineralizace). Amonifikace je mikrobiální proces v přírodě, při kterém se z bílkovin a jiných organických sloučenin (obsahujících aminové skupiny) uvolňuje amoniak. Amonifikaci uskutečňují tzv. amonizační bakterie, jenž svými proteolytickými enzymy rozkládají bílkoviny na aminokyseliny, které jsou pak dále deaminovány až na plynný NH₃, případně na iont NH₄⁺. V období maximální tvorby amoniaku k bakteriím přistupují aktinomycety. Na konci procesu se silně rozvíjejí houby.

Nitrifikace

Nitrifikace (neboli oxidace amoniaku) probíhá ve dvou krocích, nejdříve se tvoří dusitany(NO₂⁻) - nitritace a dále pak dusičnany(NO₃⁻) -nitratace. Vznikají sloučeniny velmi vhodné pro výživu vyšších rostlin.

• Nitritace - Nitritační bakterie převádějí amoniak na dusitany. Známá nitritační bakterie je Nitrosomonas. 2 NH₃ + 3 O₂ → 2 NO₂- + 2 H⁺ + 2 H₂O

Nitrosolobus, Nitrosococcus, Nitrosomonas, Nitrosospira.

• Nitratace - Nitratační bakterie převádí dusitany na dusičnany. Známá nitratační bakterie je Nitrobacter. 2 NO₂⁻ + 2 O₂ → 2 NO₃⁻

Nitrobacter a Nitrococcus.

Denitrifikace

Denitrifikace je přeměna dusičnanů na plynný dusík. Při nedostatku kyslíku ji využívají některé bakterie např. Pseudomonas a některé houby.

Anammox

Anaerobní oxidace amoniaku. NH4+ + NO2 → N2 + 2H2O

V tomto článku byl použit překlad textu z článku nitrogen cycle na anglické Wikipedii.

•   Obrázky, zvuky či videa k tématu koloběh dusíku na Wiki Commons

Tento článek je příliš stručný nebo postrádá důležité informace. Pomozte Wikipedii tím, že jej vhodně rozšíříte. Nevkládejte však bez oprávnění cizí texty.