Студенты должны отдавать себе отчет в том, что лекции являются кратким изложением основных разделов изучаемой дисциплины. В них рассматриваются ключевые моменты физиологии растений, разъясняются причины разночтений некоторых тем в современных учебниках разных авторов, обращается внимание на распространенные ошибки. Поэтому не следует рассчитывать на то, что содержание ответа на зачете или экзамене Вам удастся еще более сократить, по сравнению с тем, что содержится в конспекте. Тем более не стоит надеяться, что это получится без ущерба для конечной оценки. Например, отвечая на вопрос об основных составляющих круговорота азота в природе, и, говоря, например, об аммонификации, недостаточно сказать лишь о том, что этот процесс заключается в превращении органических азотсодержащих веществ в неорганическую аммиачную форму. Это минимальный уровень, соответствующий оценке удовлетворительно. Необходимо уточнить, что аммонификация требует аэробных условий для своего осуществления, поскольку состоит в окислении органических азотсодержащих молекул кислородом. Такое уточнение поднимает уровень оценки до "хорошо". Наконец, простейшая запись элемента такого процесса: "Глицин+02--->CO2+H2O+NH3" приблизит Вас к максимальной оценке. Гарантирует оценку "отлично" упоминание о родах микроорганизмов, осуществляющих аммонификацию (Pseudomonas и Bacillus). Однако не обольщайтесь! Вряд ли вам достанется вопрос, касающийся только аммонификации. Скорее всего в билете Вы прочтёте: "Процессы, составляющие биологический круговорот азота в природе, и их краткая характеристика". Следовательно, придётся рассматривать элементарные принципы азотфиксации, нитрификации, аммонификации, денитрификации и нитратредукции.
Рассказывая о процессе, составляющем одну из сторон азотного питания растения, необходимо не только упомянуть о ферменте (ферментах), катализирующем соответствующую реакцию, но и дать минимальную характеристику его строения и принципа работы. Например, нитратредуктаза относится к классу оксидоредуктаз, является индуцируемым ферментом, состоит из трёх функциональных блоков: флавиновой части, цитохрома, молибденсодержащего звена. Поэтому она и называется гем-молибдосодержащий флавопротеин. Источником электронов для этого фермента является НАДН+Н+, а продуктом реакции нитрит. Поэтому нитратредуктаза работает во взаимодействии с нитритредуктазой, которая и восстанавливает нитрит до аммония. Надо ли напоминать студенту, что на третьем курсе он уж точно должен уметь писать химические формулы, обозначающие нитратный и нитритный анионы, а также катион аммония? Думаю, что это и так понятно.
В лекции обращалось внимание на следующие моменты, не освященные или мало обсуждаемые в базовом учебнике: Во-первых, в первом приближении рассмотрен механизм взаимного узнавания бактерии и бобового растения. Названы химические факторы узнавания: "В ответ на выделение растением флавоноидов ризобии начинают синтез Nod-факторов. Последние вызывают искривление роста корневых волосков и локальное разрушение их клеточных стенок в месте изгиба. Затем плазмалемма волоска впячивается в цитоплазму и возникает инфекционная нить. Та ветвится, достигает коры, где бактерии превращаются в бактероиды, а ткань коры корня разрастается" Далее говорилось о формировании двумембранной симбиосомы, в перимембранном пространстве которой возникает особая среда, оптимальная для жизни бактероида и процесса азотфиксации.
Обращаем внимание на тот факт, что в базовом учебнике неверно представлено общее балансовое уравнение восстановления молекулярного азота нитрогеназой. В этом уравнении не учтён побочный продукт - молекулярный водород. Нами же дана полная запись: N2 + 8e– + 8H+ + 16ATP = 2NH3 + H2 + 16ADP + 16Pн. Так как нитрогеназа не работает в присутствии кислорода, в лекции рассмотрены основные способы защиты фермента от этого газа: защита структуры и защита функции. Защита функции достигается: избеганием аэробных условий (например у клостридий и фотобактерий), локализацией фермета в клетках, где концентрация кислорода низка (в гетероцистах нитчатых цианобактерий), акцептированием кислорода в ходе темнового дыхания (безгетероцистные формы цианобактерий), с помощью легоглобина (бактероиды в корнях бобовых). Подчеркнуто, что нитрогеназа - фермент необычный. Он катализирует только прямую реакцию, но не может превращать аммиак в молекулярный азот при любом балансе веществ-участников. Специфична нитрогеназа не к азоту, как таковому, а к тройной связи в его молекуле, так как может восстанавливать: ацетилен, синильную кислоту и другие молекулы, также, как и молекулярный азот, содержащие тройные связи. Рассмотрена структура нитрогеназы.