Chapter3 Mineral Nutrition：4-5 section.pptVIP

一、植物的氮源 二、硝酸盐的代谢还原(metabolic reduction) (+5) +2e (+3) +2e (+1) +2e (-1) +2e (-3) HNO3 HNO2 [H2N2O2] [NH2OH] NH4+ 硝酸盐还原成亚硝酸盐的过程是由细胞质中的硝酸还原酶(nitrate reductase)催化的，它是一种诱导酶(induced enzyme )或适应酶(adaptive enzyme) 亚硝酸盐还原成氨的过程是由质体中亚硝酸还原酶(nitrite reductase)催化的 氨基交换作用 形 成 酰 氨 共生(symbiotic)固氮:1.与豆科植物共生; 2.与非豆科植物共生 非共生(asymbiotic)固氮:1.自由生活的蓝细菌; 2.其他细菌:1) 需氧 2) 兼性 3) 厌氧: a. 非光合型 b. 光合型 每公顷豆科植物每年可固定40~460kgN2。生物固氮意义重大，国内外进行了大量研究，主要研究方向集中在： 提高现有固氮生物的固氮能力，选择提供优质高效的微生物肥料； 用遗传工程方法使不固氮生物固氮； 人工模拟固氮酶在常温下还原分子氮，使工业合成氨的催化剂产生革命性的变化。 五、硫酸盐的同化 植物体内的硫绝大部分是根系以硫酸盐(sulfate, SO42-)的形式从土壤中吸收的，很少一部分来自SO2，被吸收的SO2也要转变为SO42-后才进入同化途径。 1、硫酸盐的还原 SO42-+ATP+8e-+8H+ S2-+4H2O+AMP+Pi SO42-的还原在根及地上部都可进行，具体部位是前质体和叶绿体 2、S2-的同化 土壤中的磷酸盐(HPO42-)被植物吸收以后，少数仍以离子形式存在，大多数被同化成有机物。 线粒体中：磷酸盐通过氧化磷酸化使NADH氧化而同化为 ATP 叶绿体中：磷酸盐通过光合磷酸化形成ATP ADP+Pi ATP+H2O 胞质溶胶中：磷酸盐通过转磷酸作用(底物水平磷酸化)形 成ATP 甘油醛-3-磷酸+H2PO4- 1,3-二磷酸甘油酸 1,3-二磷酸甘油酸+ADP 3-磷酸甘油酸+ATP * * 第四节 矿质营养的同化 空气当中的N2：生物固氮 土壤当中：有机态的氮、无机氮化物 The nitrogen cycle: nitrogen exchange among the atmospheric pool, the soil (and associated ground water) pool, and nitrogen contained within the biomass. The industrial method for fixing nitrogen was developed by Fritz Haber. With 300-400°C, 35-100 MPa and reducing magnetite (Fe3O4) as catalyst, NH3 can be produced with a 10-20% yield. Fritz Haber (1868-1934) 1918 Nobel Prize in Chemistry Biological nitrogen fixation (60%) 植物细胞硝酸盐同化 植物从土壤中吸收铵,或由硝酸盐还原形成铵后会立即被同化为氨基酸(谷氨酸)。 氨的同化在根、根瘤和叶部进行,已确定在所有的植物组织中,氨同化是通过谷氨酸合成酶循环进行的。 在这个循环中有两种重要的酶参与催化作用,它们分别是谷氨酰胺合酶(glutamine synthase，