ヘテロ接合体の機能について

窒素は、ほとんどすべての形態の生命、特に植物の生育に不可欠な要素です。
窒素は大気中でガスとして豊富に入手可能であるが、植物や動物は硝酸塩やアンモニアに変わるまで使用できないため、タンパク質や他の重要な化合物の製造に使用される。いくつかの植物は、空気中の窒素を生物学的に利用可能な形態に変換するために、ヘテロシストと呼ばれる特別なシアノバクテリアを使用する。同定

ヘテロシストは、低窒素時に特定の種類のシアノバクテリアで形成される特殊な窒素固定細胞です。これらの特殊細胞は、空気中の窒素を細菌が使用できる形態に変換するために、細胞外に酸素を保持しなければならない。
これには、酸素を保持する余分な壁を含めて、セル自体にいくつかの変更が必要です。さらに、窒素固定が起こるには細胞が無酸素でなければならないため、エネルギーを生み出して生き残るために必要な化合物の一部を生産することはできません。その結果、これらの細胞は他の近くの細胞と交易し、化合物に利用可能な窒素を交換してエネルギーに変えることができます。定期的なシアノバクテリア細胞がヘテロシストに変わると、それは元に戻りません。ヘテロシストの形成は、利用可能なアンモニアと硝酸塩の量に基づいていると考えられています。

緑藻。
これは、2つの生物が相互利益のために一緒に働くことを意味します。ヘテロシストは藻類にアンモニアと硝酸塩を供給し、藻類は交互にヘテロシストに他の栄養素を供給する。共生のこの形態では、ヘテロシストは大部分の細菌を形成し、ヘテロシスト形成はもはやアンモニアおよび硝酸塩の量によっては調節されず、植物が提供するシグナルに基づいて調節される。このような形態の関係は、植物と細菌との間で珍しいことではありません。植物が他の方法では得られない栄養素を得ることができます。

3つの追加の細胞壁の形成を含む細胞へのいくつかの変化によって特徴づけられる。
また、ヘテロシストは、窒素固定に関与する特定のタンパク質を産生し始め、酸素を産生するタンパク質を分解する。最後に、細胞はより多くの解糖系酵素を産生し、細胞を酸素なしでエネルギーを生成することができます。最後に、細胞に酸素が存在しないことを保証するために、ヘテロシスト細胞は、残りの酸素を除去するタンパク質を産生する。

共生に加えて異種胞子と青緑藻との間では、窒素固定細菌と植物との共生が他の種と同様に起こる。この技術を使用する最も一般的な植物は、豆、ピーナッツ、クローバー、およびアルファルファを含むマメ科植物である。
これらの植物は、その根に根菌と呼ばれる一種の細菌を使用して窒素を生成します。

ヘテロ固定とその他の共生細菌による窒素固定は、この共生を利用する個々の植物だけではなく、生態系全体として、利用可能な窒素の枯渇を防ぐために不可欠である。窒素固定は、作物ローテーションのような実践の基礎であり、農家は、トウモロコシなどの栄養素を消費する植物と豆や豆類などの補充する他の作物との間のフィールドを回転させる。
ヘテロシストや他の窒素固定細菌がなければ、生命維持に必要な硝酸塩やアンモニアは非常に限られているため、特定の種類の植物のみを増殖させ、惑星の多様な動植物を厳しく制限することができます。