Zložitý proces enzymatickej redukcie dusičnanov prostredníctvom viacerých medziproduktov (dusitany, hydroxylamín, oxidy dusíka) na molekulový dusík je známy ako denitrifikácia. Denitrifikácia je zodpovedná za straty dusíka vo forme plynného molekulového dusíka (N2), ktorý imituje do atmosféry. Redukčná transformácia dusičnanov na N2 sa uskutočňuje prostredníctvom tvorby viacerých medziproduktov: NO2–,NO a N2O. Sumárna rovnica redukcie dusičnanov je nasledovná:
NO3– + 4 H+ → NO2– + 4H+ → NO + 2H+ → N2O + 2H+ → N2
Redukcia dusičnanov sa uskutočňuje vo viacerých reakčných stupňoch:
NO3– → NO2– → NH2OH → NH3 , eventuálne
NO3– → NO2– → NO → N2O → N2
Reakcia katalyzovaná multienzýmovým systémom nitrátreduktázy vyžaduje prítomnosť koenzýmov (NAD, NADP, FAD, FMN) a kofaktorov (molybdén, železo a u niektorých baktérií aj cyt c, eventuálne cyt b). Multienzýmový komplex nitrátreduktázy katalyzuje prenos elektrónov od donorov na dusičnany, čo súvisí s tvorbou redukovaných derivátov. Voľný kyslík je účinný inhibítor denitrifikácie, preto procesy kultivácie a aerácie pôdy potlačujú denitrifikáciu.
Vyskytujú sa viaceré izomérne formy enzýmu, ktoré vykazujú odlišnú substrátovú afinitu ku dusičnanu, dusitanu alebo hydroxylamínu. Z uvedeného je evidentné, že vzájomná premena NH3 ↔ NO3– sa uskutočňuje zložitými biochemickými reakciami v mikrobiálnej bunke. Vytvorený amoniak môže byť prijímaný koreňmi rastlín a pôdnou mikroflórov vo forme katiónu NH4+, ďalej podlieha sorpcii (výmennou sorpciou) na pôdny sorpčný komplex, alebo sa oxiduje za vzniku dusičnanu (nitrifikácia). Redukcia dusičnanov na molekulový dusík sa uskutočňuje v anaeróbnych podmienkach mikroorganizmami rodu Pseudomonas, Micrococcus a viacerými druhmi rodu Bacterium (denitrificans, stutzeri, fluorescens, pyocyaneum a ďalšie). Dusičnanový ión prijatý bakteriálnou bunkou a koreňmi rastlín podlieha enzýmom nitrátreduktázy redukcii za vzniku amoniaku, ktorý je zdrojom dusíka pre syntézu aminokyselín (asimilácia amoniaku). Vzájomne integrované procesy nitrifikácie a denitifikácie sú závislé od mikrobiálnej aktivity, agrotechnických spôsobov spracovania pôdy a pH.
Poznanie molekulového chemizmu premeny jednotlivých chemických foriem anorganického dusíka v pôde a v rastline umožňuje pestovateľovi tvorivo regulovať procesy vzájomnej premeny NH3 ↔ NO3–, ktoré rozhodujú o ich príjme, tvorbe biomasy a úrode pestovaných plodín.
Autor: prof. Ing. Ivan Michalík, DrSc., Nitra
