Fiksacija azota – primer Frankia

Презентација на тему: "Fiksacija azota – primer Frankia"— Транскрипт презентације:

1 Fiksacija azota – primer Frankia

2 Fiksacija azota  Predstavlja simbiotski odnos između biljke i mikroorganizama  Mogućnost fiksacije azota imaju bakterije i arhee Enzim nitrogenaza vezuje N2 i redukuje ga u NH3 (oblik koji je dostupan biljkama) Mikroorganizmi koji imaju mogućnost fiksacije azota na korenu nekih biljaka formiraju kvržičaste strukture u kojima se vrši fiksacija azota

3 Frankia Red bakterija Actinomycetales kojima pripada i Frankia, obuhvata končaste oblike, koji grade micelijume i obrazuju spore. Frankia je rod G+ bakterija Ćelije Frankia u kulturi koriste kao izvor ugljenika acetat, piruvat, sukcinat, u simbiozi one verovatno koriste iste supstance koje dobijaju od simbionta. Frankia ima mogućnost fiksacije azota.

4 Simbioza viših biljaka i roda frankia
Simbioza viših biljaka sa aktinomicetama (aktinoriza), je znatno manje proučavana Biljke koje grade simbiotske odnose sa vrstama roda Frankia su vrlo udaljene među sobom, ali zajedničko za sve njih je: - da su sve višegodišnje vrste šiblja i drveća - većina živi u hladnijim oblastima - dobro su prilagođene na stresne uslove

5 Faze u fiksaciji azota Signalni put i prepoznavanje Proces infekcije i razvijanje nodula Redukcija supstrata- fiksacija azota

6 1.Signalni put i prepoznavanje
Formiranje kvržica u kojima se odvija fiksacija azota je rezultat fino podešenih razmena signala između aktinoriznih biljka i vrsta roda Frankia. Jedinjenja biljke koja učestvuju u komunikaciji – fenoli, flavonoidi i hidrociklična kiselina. Flavonoidi najznačajniji u ranim fazama interakcije i određuju specifičnost mikrosimbionta. Jedinjenja mikrosimbionta određuju specifičnost domaćina, hemijska osnova tih jedinjena (N-acetil glukozamin) je slična osnovi Nod-faktora kod roda Rizobium. U ,,dijalogu“ mogu da učestvuju šećeri i fitohormoni.

7 2. Proces infekcije i razvijanje nodula
Intracelularna infekcija Deformacija korenskih dlaka. Hife na mestu kontakta prodiru u koren preko korenskih dlaka. Formiranje strukture koja je analogna infekcionoj niti. Penetracija hifa formira mitotski aktivnu zonu – prenodula. Primordije nodula ne nastaju iz prenodula. Tokom procesa prodiranja hifa ćelije korena sazre i tada se na vrhovima hifa formiraju vezikule u kojima se fiksira azot.

8 2. Proces infekcije i razvijanje nodula
Intercelularna infekcija Nije zabeležena deformacija korenskih dlaka Frankia hife prodiru između susednih ćelija epidermisa korena. Hife se šire apoplastično. Intenzivnim grananjem hifa inficiraju se ćelije primordijuma. Zreli noduli su multilobularne strukture. Svaki režanj ima centralno postavljeni snopić, okružen endodermom, proširenim korteksom i peridermom.

9

10 3.Redukcija supstrata Enzim nitrogenaza vezuje N2 i redukuje ga u NH3.
N2 + 8e- + 8H+ + 16ATP 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi Nitrogenaza roda Frankia je veoma slična ovom enzimu drugih diazotrofa. Nitrogenaza je kompleks dva enzima. Protein I je molibdo-fero-protein (MoFe-protein), koji ima 4 subjedinice. On sadrži dva atoma Mo i različit broj (do 24) ferosumpornih kompleksa Protein II je feroprotein (Fe-protein), sastoji se od dve identične subjedinice, sadrži 4Fe-4S ferosumporni kompleks. Oba enzima su veoma osetljiva prema kiseoniku. U vezikulama u kojima se obavlja fiksacija azota moraju postojati anaerobni uslovi.

11 3.Redukcija supstrata Elektroni potrebni za redukciju N2 dolaze iz različitih procesa. Prvo redukuju Fe-protein, koji ih zatim prenosi na MoFe. Za redukciju Fe-proteina potrebna je energija, koja se oslobađa hidrolizom ATP. Za jedan mol N2 potrebno je 16 mola ATP, koji se vezuje za Fe-protein. Za korišćenje ATP-a neophodno je prisustvo jona Mg2+.

12 Značaj fiksacije azota
U simbiozi sa korenima, Frankia izlučuje NH4+ jona, koji se asimiluje u ćelijama korena pomoću glutamiske sintetaze. Produkti koji se transportuju u stablo su amidi ili ureidi, a kod Alnus citrulini.