生物固氮的防氧保护机制(生物固氮)
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1、生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程。
2、生物固氮是固氮微生物特有的一种生理功能,这种功能是在固氮酶的催化作用下进行的。
3、固氮酶是一种能够将分子氮还原成氨的酶。
4、固氮酶是由两种蛋白质组成的:一种含有铁,叫做铁蛋白,另一种含有铁和钼,叫做钼铁蛋白。
5、只有铁蛋白和钼铁蛋白同时存在,固氮酶才具有固氮的作用。
6、生物固氮过程可以用下面的反应式概括表示。
7、 N2 + 6H+ + nMg-ATP +6e-(酶)→2NH3+nMg-ADP+nPi 分析上面的反应式可以看出,分子氮的还原过程是在固氮酶的催化作用下进行的。
8、有三点需要说明:第一,ATP一定要与镁(Mg)结合,形成Mg-ATP复合物后才能起作用;第二,固氮酶具有底物多样性的特点,除了能够催化N2还原成NH3以外,还能催化乙炔还原成乙烯(固氮酶催化乙炔还原成乙烯的化学反应,常被科学家用来测定固氮酶的活性)等;第三,生物固氮过程中实际上还需要黄素氧还蛋白或铁氧还蛋白参与,这两种物质作为电子载体能够起到传递电子的作用。
9、 铁蛋白与Mg-ATP结合以后,被黄素氧还蛋白或铁氧还蛋白还原,并与钼铁蛋白暂时结合以传递电子。
10、铁蛋白每传递一个e-给钼铁蛋白, 同时伴随有两个Mg-ATP的水解。
11、在这一催化反应中,铁蛋白反复氧化和还原,只有这样,e-和H+才能依次通过铁蛋白和钼铁蛋白,最终传递给N2和乙炔,使它们分别还原成NH3和乙烯。
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