Çerxa nîtrojenê (bi înglîzî: nitrogen cycle) dubarebûna kiryarên çerxî yên ko nîtrojen di nav tiştên zîndî û nezindî yên wekî atmosfer, ax, av, xaneyên riwek, ajal, bakterî û zîndewerên din de cih diguhere.
Giringiya nîtrojenê
Li her aliyê cîhanê de awêteyên nîtrojenî hene. Wekî mînak, di nav xakê de, di nav avê de, di xaneyên zîndeweran de, di nav piraniya xurekemadeyan de awêteyên nîtrojenî hene. Proteîn, ADN, ARN, rîbozom, enzîm, klorofîl û hin hormon, mînak in bo madeyên nîtrojenî di xaneyên zîndeweran de. Ango nîtrojen yek ji madeyên bingehîn in bo xaneyên zîndeweran. Di kêmasiya nîtrojenê de geşe û peresîna zîndewerê têk diçe.
Bi qasî %78ê gazên atmosferê ji molekula nîtrojenê (N2) pêk tê.[1] Di molekula gaza nîtrojenê de herdu atomên nîtrojenê, bi sê bendên kîmyayî bi hev re girêdayî ne, loma molekula nîtrojenê molekulek xweragir e, riwek û ajal nikarin molekula gaza nîtrojenê ya atmosferê rasterast di xaneyên xwe de bi kar bînin.
Bakteriyên çespandina nîtrojenê, bi navbeynkariya enzîm û ATP-yên xwe sê bendên navbera atomên molekula nîtrojenê dişkînin û atomên nîtrojenê ji bo çêkirina amaonyakê (NH3) bi kar tînin. Paşê amonyak jî tê guhertin bo amonyumê (NH4+) û nîtratê (NO3–) ev herdu xweyên nîtrojenî di avê de dihelin. Riwek nîtrat û amonyumê bi regên xwe dimijînin û ji bo çêkirina awêteyên endamî yên nîtrojenî, bi kar tînin. Ango ji bo riwekan çavkaniya nîtrojenê, awêteyên neendamî yen nîtrojenî ne. Lê ajal tenê dikarin nîtrojenê di nav awêteyên endamî de dabîn bikin. Ango ajal, riwek û ajalên din dixwin, nîtrojenê ji wan xurekên endamî dabîn dikin.[2]Lêdana birûskan û teqîna volkanan jî dikarin hinek ji molekulên gaza nîtrojenê biçespînin û tevlê axê û avan bikin bo çêkirina awêteyên endamî yên nîtrojenî. Lê piraniya nîtrojena atmosferê ji aliyê bakteriyan ve tê çespandin.[3]Bakterî li gel molekula nîtrojena atmosferê, dikarin hemû şiklê nîtrojenê (NO2-,NO3–,NH4+ û N2) bi kar bînin.[4]
Enzîma nîtrojenaz (bi înglîzî:nitrogenase)
O2 dişibe N2-yê, loma, heke di hawirdorê de oksîjen hebe, rûyê çalak a enzîma nîtrojenazê li dewsa nîtrojenê bi oksîjenê ve girê dibe û enzîm neçalak dibe.[5] Ango, çespandina nîtrojenê tenê di hawirdora bêoksîjenî de rû dide. Divê ji bo çalakbûna nîtrojenaza zîndewerên hewayî neçarî (bi înglîzî: aerobic organisms) jî hawirdorek bêoksîjenî were avakirin.[6]
Hinek prokaryotên çespînerê nîtrojenê, di regên riwekan de, di bin çîna lincemade de xwe ji oksîjenê dûr dixin. Bakteriyên tuxma Rhizobium jî nîtrojenê diçespînin. Rhizobium di regên riwekan de di nav girêkan de dijîn û xwe ji oksîjena atmosferê diparêzin.[1]
Di siyanobakteriyan de çespandina nîtrojenê di xaneyên taybet ên bi navê heterosîst (bi înglîzî: heterocyte) de rû dide. Herwekî ji navê wê jî diyar e, siyanobakterî, bakteriyên fotosentezî ne û prokaryot in, lê hin corên wan firexaneyî ne. Gava çavkaniyên nîtrojenê li hawirdora siyanobakteriyan de kêm dibe, xaneyên asayî diguherin bo heterosîstan. Xaneya heterosîtê nikare fotosentez bike û oksîjen berhem bike.[7]Ango bi avabûna heterosîtê, ji bo çalakiya enzîma nîtrojenazê hawirdorek bêoksîjenî peyda dibe.[8] Heterosît nîtrojena çespandî bi xaneyên din ve parve dike, ji xaneyên hawîrdorê jî ji bo xwe xurek dabîn dike.[6]
Gavên çerxa nîtrojenê
Çerxa nîtrojenê pênc karlêkên sereke lixwe digire: çespandina nîtrojenê, asîmîlekirin, amonîkirin, nîtrîkirin û dijenîtrîkirin.[4]
Çespandina nîtrojenê (bi înglîzî: nitrogen fixation)
Girêdana nîtrojena serbest a atmosferê bi hîdrojenê re bo çêkirina amonyakê, wekî çespandina nîtrojenê tê navkirin.[5]Hin bakterî dikarin ji hewayê molekula nîtrojena serbest (N2) bigirin û biguherînin bo awêteyên nîtrojenî yên wekî amonyak (NH3), nîtrît(NO2-) û nîtratan (NO3–). Li ser rûyê erdê, zêdetirê ji %90ê çespandina nîtrojenê, ji aliyê bakteriyan ve pêk tê.
Bakterî û arkea, di çespandina nîtrojenê de heman enzîmê, enzîma nîtrojenazê û ATP bi kar tînin. Çespandina nîtrojena serbest bi sê gavaên serekî rû dide. Di gava yekem de molekulek gaza nîtrojenê (N2) bi nîtrojenazê ve girê dibe. Di gava duyem de nîtrojena girêdayî bi du atomên hîdrojenê ve gêrêdan ava dike. Girêdana hîdrojenan bi enerjiya ATP pêk tê. Paşê heman karlêk 2 carên din dubare dibe û bi her atomek nîtrojenê ve 3, bi tevahî 6 atomên hîdrojenê bi molekula nîtrojenê ve girê dibin. Di gava sêyem de, du molekulên amonyakê tên berdan û tevlê avê dibin, nîtrojenaza serbestmayî jî bi molekulek din a gaza nîtrojenê ve gîrê dibe û gavên çespandinê dubare dibe.[5]
Bakteriyên çespandina nîtrojenê pêk tînin, du çeşîd in; bakteriyên serbest (nesîmbiyozî) û bakteriyên sîmbiyozî yên sûdgorke (bi înglîzî: mutualistic).
Bakteriyên sîmbiyozî yên çespandina nîtrojenê
Evan bakteriyan bi riwekan re hevkarî dikin. Riwek ji bo bakteriyan hawirdorek guncav dabîn dikin, bakterî bi vî awayî dikarin enzîma nîtrojenazê çalak bikin. Bakterî bi gelemperî di regên riwekan de di nav girêkan de dijîn. Bakterî nîtrojenê diçespînin û ji riwekê re awêteyên nîtrojenî yên wekî xweya nîtratê dabîn dikin. Riwek jî li gel dabînkirina hawirdorek guncav, xurek jî dide bakteriyên çespandina nîtrojenê. Wekî mînak, bakteriyên wekî rîzobîyum (bi înglîzî:Rhizobium) û azospirillum (bi înglîzî: Azospirillum) bi riwekan re têkiliya sîmbîyozê ava dikin. Bakteriyên sûdgorke yên çespandina nîtrojenê, bi gelemperî di regên riwekên wekî fasûli, nok, nîsk û polkeyê de cih dibin û pir dibin. Pirbûna bakteriyan, çêbûna girêkên rêgê (bi înglîzî: root nodules) han dike. Di girêkan de bakterî molekulên nîtrojena serbest diguherînin bo amonyakê.[9]
Bakteriyên serbest ên çespandina nîtrojenê
Ne tenê bakterî lê hin corên arkeayan jî bi awayekî nesîmbiyozî nîtrojenê diçespînin. Ev zîndeweran, nîtrojenê ji bo xaneya xwe diçespînin, lê paşmayîyên wan ên nîtrojenî jî aliyê zîndewerên din ve tên bikaranîn. Enzîma nîtrojenazê ya zîndewerên serbest, ên neçarê neoksîjenîyê (bi înglîzî: anerobic organisms), di hawirdora bêoksîjenî de çalak e. Lê zîndewerên neçarê oksîjenîyê (bi înglîzî: aerobic organisms) bi hinek guherînan xwe guncandinê û ji bo çalakiya nîtrojenazê hawirdorek bêoksîjenî dabin dikin.
Siyanobaktrî (bi înglîzî: Cyanobacteria), azotobakter (bi înglîzî: Azotobacter ) û klostrîdyum (bi înglîzî: Clostridium) mînak in bo bakteriyên serbest.
Ava derya û golan de siyanobakterî molekulên gaza nîtrojenê diçespîne nav amonyakê, amonyak jî tevlê çêbûna molekulên endamî dibe û bi vî awayê dikeve nav xane û şaneyên zîndeweran.[10]
Nîtrîkirin (bi înglîzî: nitrification)
Bakteriyên ji xêzana Nitrosomonas, bo karlêkên kemosentezê, NH3-yê oksan dikin bo nîtrîtê (NO2−). Nîtrîta oksandî jî ji aliyê bakteriyên xêzana Nitrobacter ve tê oksandin bo nîtratê (NO3−). Nîtrat ji aliyê riwek, karok û bakteriyan ve bi çendan rêçeya tê asîmîlekirin û ji bo çêkirina awêteyên endamî tê bikaranîn. Ji bilî vê, nîtrat û nîtrît di kotahiya karlêkên nebahenaseya xaneyê de wekî wergirên elekronan jî kar dikin.[4]
Amonyakirin (bi înglîzî: ammonification)
Guhertina madeyên endamî yên nîtrojenî bo amonyak (NH3) an jî amonyumê (NH4+), wekî amonyakirin tê navkirin.
Di nav hin axan de bakteriyên nîtrîkirinê kêm in, ji bo van axan, bo berhemanîna madeyên nîtrojenî, çavkaniya sereke amonyakirin e.[5]
Di nav madeyên paşmayî yên zîndeweran de (wekî mînak din nav mîzê de) madeyên nîtrojenî yên wekî ure û asida urî hene. Bakterî dikarin van madeyan biguherînin bo amonyakê.
Gava zîndewerek dimire, demek paşê, di axê de dirize. Rizîna wan bi gelemperî ji ber enzîmên hin corên bakterî û karokan e. Zîndewerên ko xurekên xwe ji paşmayiyên miriyan bi dest dixin,wekî zîndewerên genîxwer (bi înglîzî: decomposer) tên navkirin. Bakteriyên wekî Clostridium û Proteus mînak in bo bakteriyên genîxwer.[11] Zîndewerên genîxwer dikarin xane û şaneyên riwek û ajalên mirî têkbişkînin, biherisînin û wekî xurek di zindeçalakiyên xaneyê de bi kar bînin. Bi zindeçalakiyên genîxweran, ji hilweşîna xurekên nîtrojenî yên wekî proteîn, klorofîl, ADN, ARN û hwd de amonyak wekî madeya paşmayî, peyda dibe.
Bi gelemperî ax piçek asîdî ye, ji ber xestiya zêde ya protonên hawirdorê, protonek (H+) bi amonyakê ve girê dibe û amonyum (NH4+) peyda dibe.[5]
Asîmîlekirin (bi înglîzî: assimilation)
Di kiryara çêkirina molekulên endamî de, tevlêbûna madeyên neendamî wekî asîmîlekirin tê navkirin. Di çerxa nîtrojenê de zîndewer NH3, NH4+,û NO3- ên ko di qonaxên çespandina nîtrojenê, amonyakirin û nîtrîkirinê de hatibûn çêkirin, asîmîle dike bo çêkirina molekulên endamî yên nîtrojenî. Riwek dikarin madeyên nîtrojenî yên neendamî bi regên xwe bigirin û di xaneyên xwe de ji bo çêkirina awêteyên endamî yên nîtrojenî bi kar bînin. Bi asîmîlekirinê, êdî nîtrojen tevlê zîncîra xurekê dibe û bi şêweyî xurekên endamî yên nîtrojenî ji riwekan derbasî ajalan dibe.
Dijenîtrîkirin (bi înglîzî: denitrification)
Di çerxa nîtrojenê de, nîtrojena hatiye çespandin û tevlê madeyên xaneya zîndewerê bûyê, bi alikariya bakteriyan, dubare tê guhertin bo gaza nîtrojenê û tevlê atmosferê dibe. Kêmkirina nîtratê (NO3-) bo molekula nîtrojenê wekî dijenîtrîkirin (bi înglîzî: denitrification) tê navkirin. Prokaryotên dijenîtrîkirinê di karlêkên nebahenaseya xaneyê de (bi înglîzî: anaerobic cellular respiration), li kotahiya karlêkê de, li dewsa oksîjenê, nîtratê wekî wergira elektonê bi kar tînin. Ango di karlêkên nebahensaya van zîndeweran de, bi kêmkirina nîtratê, molekula nîtrojenê wekî bermahî peyda dibe û tevlê gazên atmosferê dibe.[6]Karlêkên dijenîtrîkirinê ji aliyê bakterî û arkeayan ve tên birêvebirîn. Nîtrojena di nav awêteyên endamî yên nîtrojenî, bi sê gavên serêkî ji awêteyê tê cudakirin û wekî molekula nîtrojenê tevlê atmosferê dibe. Gava yekem kiryara amonyakirinêye. Di vê qonaxê de zîndewerên genîxwer ên wekî hin bakterî û karok, paşmayiyên nîtrojenî yên zîndewerên zindî, an jî paşmayîyên zîndewerên mirî diguherînin bo amonyakê. Gava duyem qonaxa nîtrîkirinê ye. Amonyak ji aliyê bakteriyên nîtrîkirinê ve tê oksandin bo nîtrîte, nîtrît jî tê oksandin bo nîtrat e. Di gava sêyem de dijenîtrîkirin rû dide. Bakteriyên wekî ji tuxma Pseudomonas û Clostridium di karlêkên nebahenaseya xaneyê de ji bo wergirtina elektronan, nîtratê wekî wergira kotahî bi kar tînin, loma nîtrat diguhere bo molekula nîtrojenê.[10]Di ava derya û golan de jî heman kar ji aliyê hin bakterî û arkeayan ve tê kirin.
Girêdanên derve
Çavkanî
- ^ a b Solomon, E., Martin, C., Martin, D., & Berg, L. (2015).Biology. Stamford: Cengage Learning.
- ^ Losos, J., Mason, K., Johnson,G., Raven, P., & Singer, S. (2016). Biology (11th ed.). New York, NY: McGraw-Hill Education.
- ^ Starr, C. (2007). Biology:concepts and applications (7th ed.). Boston, MA: Cengage Learning.
- ^ a b c Talaro, K.P. and Chess, B. (2012) Foundations in microbiology. 8 th. New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-337529-8
- ^ a b c d e Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., & Stiling, P. (2017). Biology (4th ed.).
- ^ a b c Linda Bruslind, (2019) General Microbiology. Oregon State Universuty Corvallis, OR. ISBN 978-1-955101-17-2
- ^ Trivedi, P.C., Pandey, S. and Bhadauria, S. (2010) Text book of microbiology. Jaipur: Aavishkar.
- ^ Hogg, Stuart (2005) Essential microbiology. New York : Wiley, 2005.
- ^ Britannica, The Editors of Encyclopaedia. "nitrogen fixation". Encyclopedia Britannica, 31 Dec. 2024 [1]. Accessed 8 February 2025.
- ^ a b Parker, N., Schneegurt, M., Tu, A. T., Forster, B. M., & Lister, P. (2016). Microbiology. Houston, Texas: Rice University.
- ^ Cullen, K. E. (2009).Encyclopedia of Life Science. Newyork: Facts On File, Inc
