Басқа элементтермен бірге азот, тіршілік тірегі белоктың құрамына кіреді. Жалпы табиғатта азот қоры мол. Оның көпшілігі тірі организмдердегі көміртегінің мөлшері 700 миллион тонна болса, азоттың жалпы мөлшері 10-25 миллион тоннаға дейін жетеді. Жылына жасыл өсімдіктер 20 миллион тоннадай көміртегін, 1-1,5 миллион тоннадай азот сіңіреді.
Атмосферада азоттың газ күйіндегі қоры мол болғанымен, онымен өсімдіктер қоректене алмайды. Олар топырақта болатын азоттың әр түрлі формаларының ішінен, тек минерал күйіндегі азотты сіңіре алады. Жалпы табиғатта азот айналымының төрт кезеңін байқауға болады. Олар: аммонофикация, нитрификация, денитрификация және атмосфера азотын микроорганизмдердің тікелей сіңіруі. Осы процестердің әрқайсысында өзіндік ерекшеліктері бар микроорганизмдер қатысады.
Белокты заттардың минералдануы (аммонификация)
Клетка протоплазмасының құрамдас бөлігі белоктар болып саналады. Оның негізгі көзі — өсімдіктер, жануарлар, және микроорганизмдер. Бұлардың өлекселері топыраққа түскеннен кейін, ондағы микроорганизмдердің әсерінен шіри бастайды. Соның нәтижесінде аммиак бөлінеді. Міне, азоттың осындай жолмен минералдануын оның аммонификациясы деп атайды. Бұл процеске бактериялар ғана емес, микроскоптық саңырауқұлақтар, актиномицеттер де белсене қатысады.
Табиғатта аммонификация процесінің бастапқы кезінде спора түзбейтін таяқша бактериялар қатысса кейіннен спора түзетін — бацилла түрлері қатысады. Органикалық заттар ыдырағанда одан біраз мөлшерде энергия бөлінеді. Ал белок ыдырауының өнімі болып табылатын амин қышқылдары микроорганизмдер цитоплазмасының құрамына енеді.
Белоктар аэробты және анаэробты бактериялардың, актиномицеттердің, саңырауқұлақтардың әрекетінен ыдырайды. Мұның ішінде ең белсенділері : Бациллус (Б.Микойдес, В.Цереус, В.Субтилис), Псеудомонос (П.Флуоресценс, П.Аэрогеноза), Клостридиум (К.Спороченес, К Футрификус) туыстарының микробтары.
Белок өзара белгілі тіртіппен орналасқан аминқышқылдарынан тұрады. Оның құрамында 20 амин қышқылы болады. әрбір 20 амин қышқылы аяқталысымен оның жаңа тізбектері басталады. Құрамына қарай белоктар жай және күрделі болып бөлінеді. Гидролизденгенде жай белоктардан амин қышқылдары түзелсе, күрделі белоктан, амин қышқылдарынан басқа, органикалық және органикалық емес өнімдер пайда болады. Күрделі белокқа нуклеопротеидтер, мукопротеидтер, металлопротеидтер және гликопротеидтер жатады. Жалпы белок пен көптеген полиптидтер микробтар цитоплазмасына ене алмайды. Соңдықтан олардың бөлетін ферменттері белокты клетка сыртында ыдыратады.
Азот қосылыстары ортада аминдер түрінде болса, оларда амин қышқылдарына ыдырайды. Мәселен , аспаргин аспарагиназа ферментінің әсерінен аспоргин қышқылына айналады:
(H2N) CH2.CHNH2.COOH + H 2O ® NH3 + HOOC,CH2.CHNCOOH
аспарагинаммиак аспарагин қышқылы
Белоктар аэробты жағдайда ыдырағанда одан көмір қышқыл газы, аммиак, сульфат және су пайда болады. Ал анаэробты жағдайда одан аммиак, аминдер, көмір қышқыл газы, органикалық қышқылдар (май және аса ұнамсыз иісті заттар — бензол, ферулин т.б.), аса ұнамсыз иісті меркапандар және индол, скатал, күкіртті сутегі заттардан бөлінеді. Мұны көбінесе белокты тағамдар бұзылғанда байқауға болады. Мал организмінде белок толық минералданбайды. Сондықтан малдың көңі алдын-ала шіріп, өзгеріске түспейінше өсімдіктерге сіңімсіз болады. Көңнен бөлінетін нитраттар өсімдіктерге аса пайдалы, сіңімді заттар.
Қарашірік немесе гумус заттары топырақтың әр типіне байланысты түрліше мөлшерде жиналады.
Топырақтағы гумус құрамы түрліше. Міне, сондықтан оның құрам бөлшегінің ыдырау шапшандығы да әр түрлі. Гумустың ыдырау схемасын былайша көрсетуге болады:
Гумус заттары + О2 ® СО2 + Н2О + NН3 аммиак
Қарашіріктің ыдырауы барысында одан бірнеше қышқылдар (гумин, ульмин, крен) түзеледі. Бұл қышқылдардың топырақ құрамын жасауда зор маңызы бар. Қарашіріктің ыдырауы барысында одан бірқатар биотикалық заттар бөлінеді. Олар топырақ микроорганизмдерінің тіршілігіне қолайлы жағдай жасайды.
Мочевинаның аммонификациялануы.
Адам мен жануарлардан бөлінетін құрамында азоты бар заттардың біріне мочевина жатады. Адам несібесінде оның мөлшері 2%, ал сиыр несебінде 5% дейін барады. Ересек адам тәуілігіне 30-50 грамға дейін мочевина бөліп шығарады. Мочевина тіршілік барысында саңырауқұлақтардан да бөлінеді. Мочевинаның құрамында 47 проценттей азот бар. Мочевина күйінде азот өсімдіктерге сіңбейді. Ол тек уробактериялардың көмегімен ғана ыдырайды. Бұл бактериялардың шар тәрізді және сарцина сияқты. Таяқша бактериялардан мочевинаны жақсы ыдырататыны – бациллус проватус. Ол бір литр ерітіндідегі 140г. дейін мөлшердегі мочевинаны ыдыратады. Ал шар тәрізді уробактериялар — планосарцина уреа. 30г.- ға дейін ғана мочевина ыдыратады.
Уробактериялар аэробты организмдер . Орта реакциясы аздап сілтілеу болса оларға тіпті қолайлы.
Мочевина ыдырауы аса күрделі процесс емес. Негізінен ол уробактериялар клеткасында кездесетін уреаза ферментінің әсерінен ыдырайды:
NH2
СО + 2Н2О = /NH4/ 2CO3
NH2көмір қышқыл
мочевинааммиак тұзы
Ыдырау барысында пайда болған көмір қышқылы аммиак тұзына, одан әрі көмір қышқыл газы мен аммиак және суға ажырайды:
/NH4/ 2CO3 = 2 NH3 + CO2+ H2O
Мочевина азоты мол болғандықтан минерал ретінде егіншілікте кеңінен қолданылады.