固氮作用

底物N2 固氮酶
还原力[H]及其载体
镁离子
厌氧微环境
固氮反应的条件
固氮酶的组成
固二氮酶（组分I） 含铁和钼的蛋白
固氮酶
固二氮酶还原酶(组分II)
含铁蛋白
固二氮酶（dinitrogenase）（组份Ⅰ）
• 固氮的生化途径
固氮的总反应式为：
N2+8H++8e-+(18-24)ATP --→ 2 NH3+H2+(18-24)ADP+(18-24)Pi
根 瘤
非豆科：弗兰克氏菌属等
地衣：鱼腥蓝细菌属等 满江红：满江红鱼腥 蓝细菌等
植 物
wenku.baidu.com
c.联合固氮菌
必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处才能进行固氮的生物
联 合 固 氮 菌
根际：生脂固氮螺菌 、芽孢杆菌属等 叶面：克雷伯氏菌属、固氮菌属等 动物肠道：肠杆菌属、克雷伯氏菌属等
微生物如何固氮呢？
ATP
二、生物固氮作用
微生物将氮还原为氨的过程称为生物固氮
microrganism
N2
NH3
哪些微生物能固氮？
最早发现的固氮微生物：
共生的根瘤菌属（1886年）和自生的固氮菌属 （1901年）
根瘤菌
圆褐固氮菌
具有固氮作用的微生物已多达200余属
在分类地位上主要隶属于固氮菌科、根瘤菌科、红螺菌目、蓝细菌以及芽孢杆菌属和 梭菌属等
a.自生固氮菌
一类不依赖于它种生物共生而能独立进行固氮的生物
好氧：固氮菌属、氧化亚铁硫杆菌属、蓝细菌等
自 生 固 氮 菌
兼性厌氧：克雷伯氏菌属、红螺菌属等
厌氧：巴氏梭菌、着色菌属、铜绿假单菌胞菌属等
b.共生固氮菌
必须与它种生物共生在一起才能进行固氮的生物 豆科植物：根瘤菌属等
共 生 固 氮 菌
固氮酶的其他催化活性：
2H+ + 2eC2H2 + 2H+ + 2e-
H2 C 2H 4
活力测定—乙炔还原法
• 1.好氧性自生固氮菌的抗氧保护机制 • （1）呼吸保护
固氮菌科 维涅兰德固氮菌 形成无固氮活性但能防止氧害的特殊构象
• （2）构象保护
2.蓝细菌固氮酶的抗氧保护机制 （1）分化出特殊的还原性异型胞
缺乏产氧光合系统II, 脱氢酶、SOD活性高
（2）非异形胞蓝细菌固氮酶的保护
固氮作用和光合作用分隔 缺乏产氧光合系统II, 脱氢酶、SOD活性高
3.豆科植物根瘤菌固氮酶的保护机制
类菌体周膜
豆血红蛋白
思考题： 1. 如何从环境中分离固氮微生物
2. 固氮酶的应用