微生物固氮机理
2014-06-05   来源：新农资360网   

氮素是构成所有生物机体的重要元素之一。地球生态洗系统中追重要的是有机物生产者-----植物。其生长发育必须营养元素第一位是氮素。尽管能固氮的微生物多种多样，但他们固氮的基本反映都是相同的。

N₂+8e+8H⁺+Nase（固氮酶）→2NH₃+H₂+nADP+npi

要进行固氮必须满足以下基本条件：必须有具固氮活性的固氮酶；必须有电子和介子供体。尽管自然界中固氮微生物多种多样，氮固氮微生物所含固氮酶的组成大致相似，都是由2个亚单位即组分ΙMoFe蛋白，组分ⅡFe蛋白和一个辅因子组成。

1.氧对固氮酶的影响

固氮酶的一个重要特征是对氧具有高度敏感性，其催化固氮反应必须在无氧条件下进行。氧对已合成的固氮酶两种组分可造成不可逆的损伤，使固氮酶丧失活性。而且氧可扬花固氮过程中的电子载体而使电子无法达到固氮酶。这些机制中主要有加强呼吸强度的呼吸保护，利用构想改变来防止氧对固氮酶的伤害的构想保护，具有较厚的荚膜或粘液层阻拦氧的渗入，固氮蓝细菌形成许多厚壁固氮异形胞和在根瘤菌细胞中形成豆血红蛋白有效地为根瘤菌提供高流速低流量的氧用于氧化磷酸化等。

2.固氮作用中的氨效应

氮是固氮作用的最初产物，它一经形成就从类菌体中分泌出来，这些氨必须立即被同化并转运，否则会对固氮酶造成反馈抑制。在缺乏NH₄⁺的环境里，谷氨酰胺合成酶处于非腺苷化状态，具有催化功能和调节功能，能与固氮启动基因结合，推动pna聚合酶催化转录mRNA，合成固氮酶。但在NH₄⁺丰富的环境中，谷氨酰胺合成酶被腺苷化，构象发生变化，失去与固氮酶启动基因区结合的能力，导致固氮酶不能合成。因此如在培养固氮菌时加入铵盐，则固氮菌不进行固氮而依赖铵盐生长。

3.P/ATP比率对固氮酶活性的调节

固氮酶催化N₂生成NH₃，需要Mg²⁺和ATP参与，是固氮酶活性不可缺少的成分和正效应剂。因而有效地抑制固氮酶活性。因此细胞内ADP/ATP的比率可以调节固氮酶活性。这种调节特征不仅与生物体的种类和生长条件有关，而且依赖与细胞内的Mg²⁺浓度。

4.环境中的C/N的影响

土壤中的C/N是影响固氮作用的最重要的因素之一。化能异养型固氮微生物只有在环境中有丰富的有机碳化合物而同时又缺乏化合态氮时才能进行有效的固氮。如果环境中化合态氮十分丰富，固氮微生物利用现成的氮化物作氮源，则固氮酶收到化合态氮的抑制。不显示固氮活性。

固氮微生物直接或通过与他种生物共生的方式将分子态氮转化成植物可利用的氮素养料，不仅对农林业生产具有十分重要的意义，而且由此启动了自然界氮素的生物循环，进而维护了地球上万物的繁荣发展。