Kvävefixering, eller nitrogenfixering, syftar på omvandlingen av kvävgas i atmosfären till den form som växter och andra organismer kan använda. Bakterier är de främsta aktörerna vid kvävefixering – ofta i symbios med växter eller som fritt levande organismer. Kvävefixering räknas som en av de allra viktigaste biokemiska processerna på jorden.
Kväve är atmosfärens vanligaste grundämne, men eftersom atmosfäriskt kväve (N₂) är kemiskt stabilt och svårreaktivt kan de flesta organismer inte utnyttja det direkt. Kvävefixering innebär att atmosfäriskt kväve reduceras till ammoniak. Den kemiska reaktionen resulterar i en ammoniumjon, som är ammoniakens konjugatsyra.
Levande organismer tar upp kväve i form av ammoniak, som sedan bryts ned och omvandlas tillbaka till atmosfäriskt kväve. På så sätt cirkulerar kvävet ständigt mellan atmosfären, marken och organismerna.
Kvävefixering är en livsviktig biokemisk process eftersom den utgör den huvudsakliga källan till kväve i marken, vilket är nödvändigt för växttillväxt. Alla levande organismer behöver kväve, eftersom det ingår i aminosyrorna som bygger upp proteiner samt i nukleinsyrorna RNA (ribonukleinsyra) och DNA (deoxyribonukleinsyra).
Kvävefixerande bakterier använder sig av nitrogenas – ett speciellt fjärilsformat enzym som innehåller en molybdenatom. Molybden är avgörande för processen, eftersom mark som saknar detta ämne inte kan upprätthålla en effektiv kvävefixering. Enzymet kräver enorma mängder energi för att omvandla atmosfäriskt kväve till ammoniak, den form av kväve som organismer kan tillgodogöra sig.
Fritt levande bakterier måste själva finna näring för att få fram den energi som krävs, medan andra bakterietyper istället utnyttjar symbiotiska relationer med växter som energikälla.
Bakterier som inte lever fritt behöver samarbetspartners bland växterna för att få energi. Växterna försörjer bakterierna med socker, som fungerar både som energikälla och som kolkälla för bakteriernas egna syntesreaktioner. Som motprestation överlämnar bakterierna en del av sitt fixerade kväve till växten.
Ett klassiskt exempel är bakterien Anabaena, som lever i symbios med vattenbräken Azolla. Azolla trivs i risfält, där riset växer upp över vattenytan och ger bräken skugga. När bräken sedan dör frigörs det lagrade kvävet i marken. På detta sätt kan risfälten gödas utan kemiska gödningsmedel – en naturlig och hållbar gödslingsmetod som länge använts inom risodlingen.
Kvävefixering kan även ske genom åskväder. När blixten slår ned omvandlas kvävgasen i luften, vilket ger upphov till en stark, ammoniakliknande lukt – ett tecken på blixtfixerat kväve. Mängden kväve som fixeras på detta vis är dock mycket liten i globalt perspektiv. Större delen av världens kvävefixering utförs fortfarande av kvävefixerande bakterier.
Hälsa och Sjukdom © https://www.sjukdom.online