Que signifie fixation biologique de l'azote ?

Définition fixation biologique de l'azote:

La fixation biologique de l'azote, qu'on abrège en FBA, est un processus impliquant la transformation de l'azote gazeux (N2) en ammoniac de manière biologique (à la différence de la fixation industrielle de l'azote). De nombreux micro-organismes comme rhizobium, Azotobacter, ABV et les diazotrophes utilisent l'azote moléculaire en le réduisant en NH3 grâce à l'enzyme nitrogénase.

N2 + 6H+ + 6e- -> 2NH3

Ce processus représente une source importante d'azote pour la vie végétale. Les estimations mondiales de FBA varient de 100 à 290 millions de tonnes de N/an dont 40 à 48 millions de tonnes sont imputées à la fixation biologique dans les champs et les cultures agricoles. Le molybdène et le cobalt tiennent un rôle particulièrement important pour la FBA.

Ces réactions se produisent de manière abiotique dans des conditions naturelles à la suite de décharges électriques ou de processus de combustion et l'eau de pluie est responsable de la traînée des composés formés vers le sol. Ils sont également dérivés de la synthèse chimique d'engrais à forte consommation d'énergie.

La réduction de l'azote en ammonium réalisée par des bactéries libres ou en symbiose avec certaines espèces de plantes (légumineuses et certaines ligneuses non légumineuses) est connue sous le nom de fixation biologique de l'azote (FBN). Les organismes capables de fixer l'azote sont connus sous le nom de diazotrophes.

L'ammonium, premier composé stable du procédé, est assimilé par les fixateurs libres ou transféré à l'hôte correspondant en cas d'association avec des plantes. Bien que l'ammoniac NH3 soit le produit direct de cette réaction, il se ionise rapidement en ammonium NH4. Dans les diazotrophes libres, l'ammonium de nitrogénase est assimilé en glutamate au cours du cycle de synthèse glutamine synthétase / glutamate.

La nitrogénase, formée de deux métalloprotéines, la ferroprotéine et la molibdoferroprotéine, est assez bien conservée chez tous les microorganismes de fixation. Il présente une gamme d'activités étendues contre d'autres molécules contenant des triples liaisons, ce qui a donné une méthode pratique de détection et de mesure de la capacité de fixation et permet de réfléchir au rôle de détoxication possible de cette enzyme dans l'environnement original de la Terre.

Dans de nombreuses bactéries, la nitrogénase est très susceptible d'être détruite par l'oxygène (de nombreuses bactéries ne produisent plus de fixation de l'azote en présence d'oxygène). Différentes bactéries vivant dans l'anaérobiose, respirant de faibles quantités d'oxygène ou obtenant de l'oxygène avec une protéine (par exemple la leghémoglobine) utilisent les tensions basses en oxygène.

La fixation de l'azote présente un grand intérêt économique et écologique. En fait, et à titre d'exemple, les fortes productions mondiales de soja sont dues à ce processus grâce à l'application d'inoculants microbiens de qualité. Il se produit dans tous les habitats et équilibre le cycle biogéochimique de l'azote afin de récupérer pour la biosphère perdue par la dénitrification. L'implication dans la fixation symbiotique de plantes aussi importantes dans l'alimentation humaine et animale que les légumineuses, et la possibilité d'étendre cette propriété à d'autres espèces végétales d'intérêt agricole, avec pour conséquence la suppression de la nécessité d'utiliser des engrais azotés, FBN est un sujet de recherche intense au fil des ans.

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