नाइट्रोजन यौगिकीकरण
नाइट्रोजन यौगीकीकरण (Nitrogen fixation) उस प्रक्रिया को कहते हैं है जिसके द्वारा पृथ्वी के वायुमण्डल की नाइट्रोजन, (N2) अमोनियम]] (NH4+) या और जीवों के लिए लाभदायक अन्य अणुओं में परिवर्तित की जाती है । वायुमण्डलीय नाइट्रोजन या आणविक नाइट्रोजन (N2) अपेक्षाकृत निष्क्रिय पदार्थ है जो यह नए यौगिकों के निर्माण के लिए अन्य रसायनों के साथ आसानी से प्रतिक्रिया नहीं करता है। किन्तु यौगीकरण की प्रक्रिया से N≡N बन्ध से नाइट्रोजन परमाणु को मुक्त कर देता है और यह मुक्त नाइट्रोजन दूसरे तरीकों से उपयोग में लाया जा सकता है।
नाइट्रोजन यौगीकीकरण वानस्पतिक एवं कुछ अन्य जीवों के लिए अनिवार्य है क्योंकि जीवों के बुनियादी निर्माण, एवं जैविक संश्लेषण के लिए अकार्बनिक नाइट्रोजन की आवश्यकता होती है. इसलिए, नाइट्रोजन चक्र के हिस्से के रूप में, यह कृषि और उर्वरक के निर्माण के लिए आवश्यक है. यह अप्रत्यक्ष रूप से, नाइट्रोजन युक्त सभी रासायनिक यौगिकों के निर्माण के लिए ज़रूरी है, जिसमें विस्फोटक, अधिकांश दवाईयां और रासयनिक रंग शामिल हैं। नाइट्रोजन यौगीकीकरण , जैसे , द्वारा मिट्टी में प्राकृतिक रूप से किया जाता है। कुछ नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया के कुछ पौधे समूहों, विशेष रूप से फलियों के साथ सहजीवित होते हैं।
नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया और पौधों के बीच कभी कभी सम्पूर्णत: सहजीवित सम्बन्ध सम्बन्ध नहीं होते है. जैसे की चावल की जड़ें पर नाइट्रोजन के निर्धारण में देखा जाता है. आकाशीय विद्युत के द्वारा वातावरण में NOx के उत्पादन की प्रक्रिया में भी नाइट्रोजन यौगीकीकरण का उपयोग होता है .
सभी जैविक नाइट्रोजन निर्धारण नाइट्रोजेनेस नामक मेटलोनिज़िम के माध्यम से किया जाता है। इन एंजाइमों में लोहा होता है, अक्सर एक दूसरी धातु के साथ, जो की आमतौर पर मोलिब्डेनम होता है पर कभी-कभी वैनेडियम भी। सूक्ष्मजीव जो नाइट्रोजन को निर्धारित कर सकते हैं वे प्रोकैरियोट्स होते हैं (दोनों जीवाणुओं और पुरातात्विक, उनके संबंधित क्षेत्र में वितरित होते हैं) जिन्हें डायजोट्रोफ कहा जाता है। कुछ उच्च श्रेणी के पौधों, और कुछ जीव (जैसे दीमक), डायजोट्रोफ के साथ सहजीवित सम्बन्ध का गठन कर सकते हैं।
आकाशीय विद्युत (बिजली) वातावरण में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन को NOx (नाइट्रोजन ऑक्साइड) में परिवर्तित कर सकती है। यह एक प्रकार की गैर जैविक प्राकृतिक नाइट्रोजन यौगीकीकरण प्रक्रिया है. NOx (नाइट्रोजन ऑक्साइड) पानी के साथ प्रतिक्रिया कर के नाइट्रस एसिड या नाइट्रिक एसिड बन सकता है, और मिटटी में रिस कर यह पौधों के लिए उपजाऊ नाइट्रेट बन जाता है|
जैविक नाइट्रोजन निर्धारण की खोजजर्मन कृषिविद् और डच माइक्रोबायोलॉजिस्ट मार्टिनस बयिअर्निक द्वारा की गई | जैविक नाइट्रोजन का योगिकीकरण वायुमंडलीय नाइट्रोजन को नाइट्रोजेनेस नामक एंजाइम द्वारा अमोनिया में परिवर्तित किये जाने के माध्यम से होता है | मुक्त रहने वाले डायजोट्रॉफ में, नाइट्रोजेनेस से उत्पन्न अमोनियम ग्लूटामाइन सिंथेथेस / ग्लूटामेट सिंथेस मार्ग के माध्यम से ग्लूटामेट में समेकित होता है। नाइट्रोजन योगिकीकरण के लिए आवश्यक माइक्रोबियल जीन प्रकृति में व्यापक रूप से वितरित होती हैं।
नाइट्रोजेनेस योगिकीकरण के लिए उत्तरदायी एंजाइम अक्सर ऑक्सीजन के प्रति अतिसंवेदनशील होते हैं और ऑक्सीजन इनका विनाश कर सकता है। इस कारण से, कई जीवाणु ऑक्सीजन की उपस्थिति में एंजाइम के उत्पादन को समाप्त कर देते हैं। कई नाइट्रोजन-फिक्सिंग जीव केवल अवायवीय () स्थितियों में मौजूद होते हैं और ऑक्सीजन के स्तर को कम करने के लिए श्वसन करते हैं, या जैसे प्रोटीन के साथ ऑक्सीजन को बांध देते हैं |
डायजोट्रॉफ प्रोकार्योट्स का एक विविध समूह है जिसमें साइनोबैक्टीरिया, , , और शामिल हैं |
इट्रोजन यौगीकरण की प्रक्रिया प्राकृतिक और कृत्रिम दोनो तरह से हो सकती है।