Источники азота

Азот необходим микроорганизмам для синтеза нуклеиновых кислот, белков. полимеров клеточной стенки, т.е. для формирования аминных (-NН₂) и иминных (-NН-) групп в молекулах азотсодержащих органических соединений клетки. В качестве источника азота микроорганизмы используют минеральные и органические соединения и в зависимости от этого делятся на две группы – аминоавтотрофы и аминогетеротрофы.

Аминоавтотрофы строят азотсодержащие компоненты либо из минеральных веществ, либо из аминых групп, оторванных от органических субстанций. Наиболее доступными источниками азота для таких микроорганизмов являются аммонийные соли. Свободный аммиак мало доступен, так как создает в среде повышенную щелочность. Менее доступны нитраты, поскольку азот нитратов для того, чтобы включиться в органические соединения, должен быть предварительно восстановлен до аммиака в энергетически зависимой реакции. Нитраты используются плесневыми грибами, актиномицетами, реже – бактериями. Нитриты для большинства микроорганизмов ядовиты. Они используются только специфическими группами микроорганизмов и в том случае, когда их концентрация в среде очень мала. Наименее доступен в качестве источника азота атмосферный азот N₂. Существуют уникальные по своей метаболической способности азотфиксирующие бактерии, которые имеют ферментный комплекс, активизирующий инертную молекулу атмосферного азота, имеющую тройную связь между атомами азота N≡N. Процесс восстановления молекулы азота до аммиака требует больших затрат энергии и идет через ряд промежуточных продуктов.

Аминогетеротрофы сроят белки из готовых аминокислот. Для этого они используют сложные белковые субстраты, пептоны или отдельные аминокислоты. Бактерии, использующие азот белковых веществ, предварительно гидролизуют их до простых продуктов с помощью протеолитических экзоферментов. В готовых аминокислотах нуждаются патогенные микроорганизмы, а также молочнокислые бактерии (они используют богатый набор аминокислот в молоке). Если в питательной среде недостает хотя бы одной аминокислоты, то микроорганизмы переходят на аминоавтотрофный способ существования и создают недостающую аминокислоту путем перестройки других аминокислот, отрывая от них аминную группировку, либо синтезируя ее из органических кислот и аммиака. Таким образом, узловым пунктом, куда ведут все пути азотного питания у микроорганизмов, является аммиак:

Нитраты → Нитриты → NH₃ → Атмосферный азот

↑

Аминокислоты ← Пептиды ← Белки

Если источником азота служат белки, пептоны или аминокислоты, то источники углерода не нужны, так как эти субстраты используются одновременно и как источники углерода, но при использовании минеральных источников азота присутствие углеродного источника необходим.