Azot

Azot(N) – Azot ilk dəfə 1772-ci ildə ingilis kimyaçısı D.Rezerford tərəfindən havadan ayrılmışdır. D.İ. Mendeleyevinkimyəvi elementlərin dövri sistemində7-ci element olub, atom kütləsi 14-dür.
Azot bioelement olub, orqanizmlərin qurulmasında və onların həyat fəaliyyətinin təmin olunmasında iştirak edən üzvi birləşmələrin struktur vahididir. Əhəmiyyətli biopolimerlərin – zülalların, nuklein turşularının (DNT, RNT), həmçinin bəzi vitaminlərin və hormonların tərkibinə daxildir. Havada azot həcmcə 78 % və kütləcə 75,50 % olur.
Daha çox məlum olan və geniş istifadə edilən azotlu birləşmələr aşağıdakılardır:
N2– azot; NH4Cl – ammonium xlorid;
NH4OH – ammonium hidroksid, naşatır spirti;
NH4NO3– ammonium nitrat;
NH3– ammonyak.
NaNO3– natrium şorası (çili şorası);
KNO3– kalium şorası (hind şorası);
Ca(NO3)2– kalsium şorası (norveç şorası);
NH4NO3– ammonium şorası.
İnsan orqanizmində azot atomlarının sayı 9,1·1025, bir hüceyrədəki azot atomlarının sayı 9,1·1011 ədəddir.
Çəkisi 70 kq olan insanın bədənində 1,8 kq azot var.
Qanda azotun miqdarı 3077 mq/l, tüklərdə 140000–157000 mq/kq, dırnaqlarda 146000–148000 mq/kq olur.
Qida məhsulları ilə gündəlik azot qəbulu 13–16 q həddində olur.
Azot maddələr mübadiləsi prosesləri üçün lazımdır. Hüceyrələrin əhəmiyyətli hissələrinin hamısı (sitoplazma, nüvə, qabıq və s.) zülal molekullarından qurulmuşdur. Züllallar insanın qidalanmasının vacib tərkib hissəsidir. Azot tərkibində zülallar və digər azotlu birləşmələr olan qida məhsulları ilə orqanizmə daxil olur. Bu maddələr mədə-bağırsaq traktında parçalanır və sonra aminturşular və kiçik molekullu peptidlər şəklində sorulur ki, onlardan orqanizm öz xüsusi aminturşularını və zülallarını yaradır. Həyat üçün lazım olan bəzi aminturşuları (əvəz olunmaz aminturşular: valin, leysin, izoleysin, treonin, femnilalanin, triptofan, lizin, arqinin, histidin, metionin) insan orqanizmi sintez etmək qabiliyyətinə malik deyil və onları qida ilə birlikdə "hazır" vəziyyətdə alır. Orqanizmdə azotun fizioloji rolu hər şeydən əvvəl zülallar və aminturşularla, onların metobolizmi ilə, həyati əhəmiyyətli proseslərdə iştirakı ilə əlaqədardır. Aminturşular zülalların, hormonların, vitaminlərin, piqmentlərin və digər maddələrin biosintezində ilkin birləşmələrdirlər. Zülallar canlı orqanizmdə bir sıra həyati əhəmiyyətli funksiyaları icra edirlər: plastik (hüceyrələrin, toxumaların, orqanların orqanoidlərinin tərkibinə daxildirlər); fermentativ (kimyəvi reaksiyaların bioloji katalizatorlarıdırlar); yığılmaq (hüceyrədə və orqanizmdə hərəkət mexanizmlərini təmin edir); nəqliyyat (maddələri daşıyır); ehtiyat (yumurtada, kürücükdə orqanizmin formalaşmasını təmin edir); müdafiə (immunit formalaşmasına kömək edir) və s.
İşlənmiş zülallar orqanizmdə enerji ayrılmaqla parçalanır və son parçalanma məhsulları əmələ gəlir: NH3, CO2və H2O.
Heyvanlar və insanlar azotu zülallar və bitkilərin, heyvanların digər azotlu məhsullarından əldə edirlər. Heyvan orqanizmində kütlə ilə 1-dən 10 %-ə qədər, yunda və buynuzlarda 15 %-ə qədər azot olur.
Heyvanlar və insanlar azotu zülallar və bitkilərin, heyvanların digər azotlu məhsullarından əldə edirlər. Heyvan orqanizmində kütlə ilə 1-dən 10 %-ə qədər, yunda və buynuzlarda 15 %-ə qədər azot olur.
Orqanizmdən azot (sidik cövhəri şəklində) sidik, nəcis, buraxılan nəfəs, həmçinin tər, tüpürcək və tüklər vasitəsilə xaric olunur.
Azotun orqanizmə daxil olmasının əsas mənbələri aşağıdakılardır:
Heyvan mənşəli məhsullar – ət, balıq, quş. Bitki mənşəli məhsullar – noxud, soya, mərci, qoz, göbələklər. Turş süd məhsulları.
Azot (I) oksid N2O oksigen ilə qarışıq halında qaz narkozu üçün istifadə edilir. Natrium nitrit NaNO2spazmatik vasitədir.
Bütün canlı orqanizmlərin hamısının zülallarının tərkibinə 20 aminturşu daxildir. Təbiətdə 180 aminturşu mövcuddur ki, onlardan 10-u əvəzolunmazdır və heyvan və bitki mənşəli qidalarla orqanizmə daxil olmalıdır.
Aminturşuların kimyəvi formulu aşağıdakı kimidir:
R – NH – CH2– COOH
R – radikal olub bu radikala görə bütün aminturşular bir-birindən fərqlənirlər.
Kök bakteriyalarının paxlalılar fəsiləsinə aid olan bitkilərlə simbioz şəraitində azotu (N2) əlaqələndirərkən bir hektar torpaq ildə 200–300 kq azot ilə zənginləşə bilir, sərbəst yaşayan bakteriyalar isə ildə 15–30 kq azot ilə torpağı zənginləşdirir. Çoxlu sayda bakteriyalar var ki, azotu fiksasiya edir.
Nitrozomonas, nitrobakter bakteriyaları üzvi qalıqların çürüməsi zamanı əmələ gələn ammonyakı nitrat turşusuna və nitratlara qədər (nitrat turşusu mineral duzlar ilə reaksiyaya girərək nitrat duzlarına çevrilir) oksidləşdirirlər. Oksidləşmə prosesi iki mərhələdə gedir (nitritlərin NO2-, sonra isə nitratların NO3- əmələ gəlməsi):
Nitrozomonas: 2NH3+ 3O2→ 2HNO2+ H2O + enerji
Nitrobakter: 2HNO2+ O2→ 2HNO3+ enerji
Bəzi bakteriyalar (psevdomonas, alkaligenes, basillus və s.) azotun oksidləşmiş birləşmələrini (nitratlar, nitritlər) qaz halında azotlu birləşmələrə qədər (adətən N2–yə qədər, bəzən azot (I) oksidə N2O qədər, nadir hallarda azot (II) oksidə NO qədər) reduksiya edir. Bu azotsuzlaşma prosesi azot oksidlərinin toplanmasına mane olur (onlar yüksək qatılıqlarda zəhərlidirlər).
Bitkilər torpaqdan azotu həll olan nitratlar və ammonium duzları (NH4+) şəklində mənimsəyir. Duzlar gövdə və yarpaqlara nəql olunur və orada biosintez prosesində olduqca sürətlə aminturşulara və zülallara çevrilirlər. Zülallar isə istənilən canlı orqanizmin ayrılmaz tərkib hissəsidir.
Bitkilərin kütləsinin 0,3-dən 4,5 %-ə qədərini azot təşkil edir. Azot gövdənin və yarpaqların böyüməsini gücləndirir. Azot çatışmadıqda bitkilərin inkişafı ləngiyir, kiçik yarpaqlar formalaşır, onların saralması müşahidə olunur, az xlorofil əmələ gəlir, yarpaqlar solğun-yaşıl rəng alır və vaxtından əvvəl saralır, böyümə ləngiyir, gövdə nazik olur və zəif şaxələnir, yeni yaranan yarpaqlar daha kiçik olur, açılmadan quruyur və tökülür. Uzun müddət azot aclığı olduqda yarpaqların yaşıl rəngi sarı, narıncı və ya qırmızı çalarlar əldə edir.
Elə bitki – indikatorlar mövcuddur ki, torpaqda azot çox olduqda çox yaxşı inkişaf edir. Bu bitkilər moruq, gicitikən, dəmirovotu, sürünən ayrıqdır.
Standart temperatur və təzyiq altında son dərəcə qərarlı olan və atmosferin 78 %-ni təşkil edən azot qazı, qidaların və kimyəvi maddələrin saxlanmasında istifadə edilir. Çox soyuq olan (-196 °C) maye azot, çox aşağı temperaturda reallaşdırılması lazım olan dondurma əməliyyatlarında istifadə edilir. Sperma banklarında spermaların dondurularaq saxlanması, maye azotla həyata keçirilir. Ticarət olaraq ən çox dəyər daşıyan azot qarışığı amonyakdir (NH3). Güclü bir həll edici olan ammonyak, gübrələrin tərkibində olan və plastik sənayesində də əhəmiyyətli yeri olan "törə" maddəsinin istehsalında istifadə edilir. Azot, zülallar başda olmaq üzrə, orqanik birləşmələri quruluşunda iştirak edən çox əhəmiyyətli bir elementdir. Azotun bütün birləşmələri, ya oksidləşdirici xüsusiyyətdədirlər, ya da güclü bir reaktivdirlər. Bu səbəblə də, uyğun şərtlərdə şiddətli reaksiyalar verirlər. Bunların arasında TNT (trinitrotoluen), və ammonium nitrat sayıla bilər.
Azot fiksasiya edən bakteriyalar havadan azotu udaraq onu ammonyaka çevirə bilirlər. Bu bakteriyalar ya sərbəst yaşayır (məsələn, azotobakter, sianobakteriyalar, azospirillər), ya da paxlalı bitkilərin kökünə yerləşirlər (belə bakteriyalar rizobium tipində bakteriyalardır). Bir hektar torpaq üzərində olan atmosferdə 70 min tondan çox sərbəst azot olur və yalnız azotifikasiya nəticəsində bu azotun bir qismi ali bitkilərin qidalanması üçün istifadə oluna bilən hala keçir (torpaqda bitkinin mənimsəyə biləcəyi azotun miqdarı çox deyil).
Naşatır spirti – ammonyakın suda 3–10 %-li məhlulu ürək fəaliyyə-tini və nəfəsalma mərkəzini həyəcanlandırmaq üçün istifadə olunur.
NH4Cl – ammonium xlorid – bəlğəmgətirici vasitə.
Canlılar həyatlarını davam etdirə bilmələri üçün oksigen və karbondioksidə, böyüyə bilmək üçün də azota (N2) ehtiyacları var. Azot canlı orqanizminin xüsusilə də, nuklein turşularının, zülalların və vitaminlərin 15%-ni təşkil edir. Yəni həyatın davam edə bilməsi üçün əsas maddələrdən biri hesab olunur. Atmosferdə də təxminən 78% azot var. Ancaq canlılar azota olan tələbatlarını havadan ala bilməzlər, yəni bu qaz hər hans bir yolla canlıların istifadə edə biləcəyi formaya çevrilməlidir. Bu qaz canlılar tərəfindən istifadə edilib tükənməməsi üçün isə dövr edərək təkrar atmosferə daxil olmalıdır. Bu prosesi isə mikroskopik bakteriyalar yerinə yetirir.
Atmosferdəki azot dövr edərək müxtəlif formalarda yer üzünə daxil olur. Azot dünyaya yağışlar vasitəsilə nitrat turşusu şəklində daxil olur. Azot turşusu bakteriyalar tərəfindən torpaqda nitrat ionlarına çevrilir və bitkilər ancaq bununla qidalana bilirlər.
Azot qazı həm də havadan birbaşa torpağa daxil ola bilir. Bəzi noxud və lobya kimi paxlalı bitkilərin köklərində olan bakteriyalar havadakı azot qazını torpağın içinə çəkirlər. Burada möhtəşəm dizaynla qarşılaşırıq. Bütün orqanizmlərin inkişafı üçün ən əhəmiyyətli mineral azotdur. Nuklein turşu hüceyrələrinin orqanoidlərinin çoxu bu maddəyə möhtacdır. Bitkilərin böyüməsi üçün azota ehtiyacları var. Buna görə də, azot və bitkilər demək olar ki, dünyanın ən faydalı işbirliyini qurmuşlar.
Bitkilər bakteriyaları köklərindən özlərinə tərəf çəkmək üçün xüsusi qida maddələri ifraz edirlər. Sonra bakteriyalar köklərdə meydana gələn xüsusi boşluqlardan içəri girərək, bitki kökünə yerləşir və burada çoxalaraq düyünlər meydana gətirirlər. Yediyimiz əksər tərəvəzlərin, bitkilərin, taxılların yetişməsi və ekoloji tarazlığın azotun dövr etməsi ilə stabil qalması üçün bu proseslərin olması vacibdir.
Təkamülçülərin bəsit dedikləri bakteriyalar azotun dövr etməsinə kömək edir. Bakteriyalar kimya laboratoriyasında çalışan insanlara bənzəyir və bu elmi bilməyənlər üçün mənasız olan qarışıq kimyəvi reaksiyaları ilk yaradıldıqları gündən etibarən heç dayanmadan həyata keçirirlər. Aşağıdakı azotun alınması reaksiyasını tapmaq belə alimlər üçün böyük müvəffəqiyyətdir.
N2+ 8H+ 8e- + 16 ATP = 2NH3+ H2+ 16ADP + 16 Pi
Bu reaksiyanın reallaşa bilməsi üçün həm də fotosintez, tənəffüs və ya qıcqırma prosesləri də olmalıdır. Bakteriyalar əksər insanların fikirlərini qarışdıran bu formullardan gündəlik istifadə edirlər. Amma bakteriyalar bu kimyəvi prosesləri yerinə yetirmək üçün xüsusi bir təhsil almayıblar.
Hər yeni bakteriya xüsusi olaraq öyrədilmiş bir kimyaçıya aid bütün ləvazimat və məlumatlarla birlikdə yaradılır. Həmçinin bu proseslər yalnız bitkinin kökləri ilə də məhdudlaşmır. Məsələn, bəzi bakteriyalar müxtəlif yerlərdə və formalarda olmalarına baxmayaraq, eyni reaksiyanı həmin ləvazimat və məlumatlarla mükəmməl şəkildə həyata keçirə bilirlər.
Bu reaksiyalar zamanı bakteriyaların istifadə etdikləri azotlaşmış fermentlər kompleksi oksigen qazına qarşı çox həssasdır. Oksigenlə reaksiyaya girdikdə məhv olur, buna görə də, zülallar dəmirin birləşmələri ilə reaksiyaya girirlər. Lakin bu vəziyyət fotosintez edərək oksigen qazı yayan sianobakteriyalar və torpaqda sərbəst halda yaşayan azotobakteriyalar üçün problemdir. Bakteriyalar isə bu problemə qarşı tədbirli yaradılmışlar. Məsələn, azotobakteriyalar və növləri digər orqanizmlərdən fərqli olaraq ən yaxşı tənəffüs sisteminə sahib olan maddələr mübadiləsi ilə hüceyrələrində az miqdarda oksigen qazı saxlayaraq fermentləri qoruyurlar. Həmçinin azotobakteriyalar və növləri çox yüksək miqdarda hüceyrədən kənar kimyəvi birləşmələr əmələ gətirirlər. Bakteriyalar bu birləşmələrin meydana gətirdiyi yapışqan mayenin içindəki su molekullarını mühafizə edir və oksigen qazının yayılma miqdarına da nəzarət edirlər. Azot qazının miqdarını tənzimləyən rizobiy kimi bakteriyalar isə bitki köklərindəki düyünlərdə oksigen istehlak edən molekullara sahibdirlər. Yalnız yaşayan bakteriyalar və ya bakteriyasız yaşayan bitkilər bu maddəni istehsal edə bilmirlər.
Bu nümunələrdən göründüyü kimi, insanların və digər canlıların qidalanması üçün azot qazı müəyyən formalara çevrilməlidir. Azot qazı və birləşmələri bütün dünyanı əhatə edəcək qədər müxtəlif formada və çoxdur. Həmçinin bu müxtəlif birləşmələr üçün də müəyyən bir sistem olmalıdır.
Nuklein turşuları- elementar tərkibli azot əsasları, pentozalar və fosfat turşusu olan yüksəkmolekullu birləşmələrdir. Nuklein turşularını ilk dəfə 1868-ci ildə İsveç həkimi F. Mişer sarğı materiallarında olan irin hüceyrələrində qeyri-adi fosforlu birləşmə olduğunu aşkar etdi və bunları nukleinlər (latınca nulkeus-nüvə) adlandırdı. 1889-cu ildə Z. Altman heyvan toxumalarından və maya göbələklərindən nuklein turşularının zülallardan ayrılmasına nail oldu. Daha sonra Kossel hüceyrələrdə NT-nin iki növü olduğunu aydınlaşdırdı. XX əsrin əvvəllərində Levin və Qulland NT-nin makromolekulyar strukturu haqqında nəzəriyyə irəli sürdülər. Son zamanlar NT-nin rolu haqqında məlumatlar əldə edilmişdir: onlar genetik informasiyaların mühafizə olunmasında, saxlanmasında, nəsildən nəsilə ötrülməsində və bu informasiyaların həyata keçirilməsində vacib komponentdir. NT-i zülalların və hüceyrə orqanoidlərinin sintezini idarə edir, biokomplekslər formasında fəaliyyət göstərir.
Müxtəlif mənbələrdən alınan NT tam hidroliz olunduqda pirimidin və purin əsasları, pentozalar və həmçinin fosfat turşusu əmələ gəlir. Natamam hidroliz zamanı nukleozid və nukleotidlər alınır. NT-in hamısının tərkibində pirimidin əsaslarından sitozin, urasil və timinə təsadüf edilir.
Azot əsaslarından olan – pirimidin əsaslarına (pirimidinin törəmələri) – sitozin (S), urasil (U) və timin (T) aiddir.
Azot əsaslarından olan digər birləşmələr – purin əsaslarına (purinin törəmələridir) adenin (A) və quanin (Q) aiddir. Pirimidin əsaslarından fərqli olaraq purin əsaslarında kondensləşmiş iki heterotsiklik həlqə olur. Purin molekulunu pirimidinlə imidizol həlqələrinin birləşməsi hesab etmək olar. İmidazol həlqəsinin purin molekuluna birləşmiş purin əsaslarının aktivliyini artırır. Purin törəmələrindən adeninə (6-aminopurin) və quaninə (2-amin-6-hidroksipurin) nuklein turşularının hidrolizi məhsulları arasında daha çox təsadüf edilir.
NT-in təbiətdə tərkibinə, quruluşuna və funksiyasına görə iki növü ayırd edilir. Bunlar aşağıdakılardır: DNT-dezoksiribonuklein turşusuna və RNT-ribonuklein turşusuna ayrılır. DNT –də azot əsaslarından – timin, RNT-də isə urasil olur. Həmçinin RNT-də bir çox minar azot əsaslarına rast gəlinir. DNT-də minar azot əsaslarına az rast olunur. Nukleozitlər-purin və ya pirimidin əsası ilə pentozaların birləşmələridir. Adeninin riboza ilə birləşməsindən – adenozin, quaninlə birləşməsindən isə timidin tərkibli nukleozidlər əmələ gəlir.
Nukleotidlər-nukleozidlərin fosfat turşusu ilə əmələ gətirdiyi efirlərdir. Fosfat turşusu riboza (və ya dezoksiriboza) molekuluna 31-ci və ya 51 karbon atomunda olan hidroksil qrupuna birləşir. Nəticədə adenozinmonofosfat (AMF) nukleotidi alınır. Əgər adenozin nukleotidinə iki molekula fosfat turşusu birləşərsə adenozindifosfat (ADF) üç molekula fosfat turşusu birləşərsə müvafiq olaraq adenozintrifosfat (ATF) nukleotidi alınar. Nuklein turşuları (NT).- mononukleotidlərin müxtəlif sayda (minlərlə) bir-birilə efir tipli rabitə ilə birləşərək oliqonukleotid və polinukleotid zəncirindən ibarət yüksəkmolekullu biopolimerlərdir. Poliribonukleotidlərin (RNT) tərkibində purin nukleotidlərindən adenil və quanil turşuları, pirimidin nukleotidlərindən sitidil və uridil turşuları olur. Polidezoksiribonukleotidlərin (DNT) tərkibində isə dezoksiadenil, dezoksiquanil, dezoksitidil və timidil turşuları mövcuddur. RNT-in əmələ gəlməsində pentozalardan riboza, DNT-də isə dezoksiriboza iştirak edir. RNT- molekulunda 60-dan 6 minə qədər nukleotid qalığından, DNT molekulları isə 20–25 min və daha çox (10 mln-a qədər) nukleotiddən əmələ gəlir. DNT molekulunun uzunluğu 2,1 sm-ə çatır. Bu DNT molekulunda 62 mln nukleotid cütü mövcuddur. İnsanların somatik hüceyrələrinin nüvəsində 23 cüt xromosom yerləşir. Hər bir hüceyrədə bir molekul DNT olur. İnsanın bir hüceyrə toxumasında 46 molekul DNT olur. İnsanın bir hüceyrə toxumasında olan 46 molekul DNT-in uzunluğu 2 metrə çatır. Onda olan nukleotid cütlərinin sayı 3,2 mlrd. Son zamanlar DNTin yeni A, B, C, D, Z formaları müəyyən edilmişdir. A-formada polinukleotid zəncirində azot əsasları aralı, B- formada isə yaxın yerləşir. O. biri C, D, Z formalarında isə qarışıq halda yerləşirlər. Nuklein turşularının molekullarında nukleotidlərin yerləşmə ardıcıllığına, onların birincili quruluşu deyilir. Nuklein turşusu molekullarını təşkil edən monomerlərin (nukleotidlərin) fəzada tutduğu mövqe (fəza konfiqurasiyası) onların ikincili quruluşu adlanır.