c.氮的固定 非生物的:闪电(很高的温度和压强)107公吨年占每年固氮总量的~5-8%(岩石 的风化不是一个重要来源) 生物的:微生物固氪,(原核细菌)通常不是独立生活的固氪菌属( azobacter)或 与植物(如豆科植物)共生的根瘤茵( rhizobium)。生物过程固定的总N约为1.75x103 公吨年 生物固氮的机制:利用一个称为固氮酶的酶复合体,固氮酶有两个蛋白组成-一个铁蛋白和 个钼铁蛋白 N+H+ &e +16 ATP=2NH3+ H2+ 16ADP 16 Pi 氧化的铁氧还蛋白 还原的铁氧还蛋白 还原铁蛋白 氧化的铁蛋白 氧化的钼铁蛋白 钼铁蛋白 NH-NH? NH -NH NE 牧编自htp/ helios. bto.ed ac. uk/bto/microbes/nitrogen. htm#Iop 铁蛋白被铁氧还蛋白提供的电子还原。然后还原的铁蛋白结合ATP并还原钼铁蛋白,后者提供电子 给№,生成IN=NH。在该过程的进一步的两个循环中(每个循环都需要铁氧还蛋白提供电子) HN=NH被还原成HN-NH2,接着又被还原成2NH 铁氧还蛋白通过光合作用,呼吸或发酵产生,这取决于生物类型。 固氮酶在有氧气存在的情况下被抑制。固氮原核生物或者进行厌氧固氮(梭茵属 Clostridiun,脱 硫弧菌属 Desulfovibrio,紫色硫细菌 Purple sulphur Bacteria)或者演化出特殊的机制比如极高的 呼吸速率(固氮菌属 Azobacter)和厦或细胞特点来限制氧气的扩散,不然就演化出共生关系,在这 种共生关系中寄主植物会清除掉氧气。蓝细茵在异形胞中保护固氮酶,异形胞只有光系统I(PS 工业上:哈伯-波希制氨法( The haber- Bosch process,1909年)-高压和相对的高 温,用铁作催化剂,把N转化成氨气(通常还要进一步加工成尿素和硝酸铵 (NHNO3))-仍然是工业固氦最廉价的方法。5x107公吨年 燃烧副作用:高温和高压把N2氧化成NOx2x107公吨年。 自20世纪40年代以来,可供吸收利用的N量已经增加了两倍多。人为的N输入现在已c. 氮的固定 非生物的：闪电(很高的温度和压强) 107 公吨年-1 占每年固氮总量的~ 5-8% （岩石 的风化不是一个重要来源） 生物的：微生物固氮，（原核细菌）通常不是独立生活的固氮菌属（azobacter）或 与植物(如豆科植物)共生的根瘤菌（rhizobium）。生物过程固定的总N约为1.75 x108 公吨年-1。 生物固氮的机制：利用一个称为固氮酶的酶复合体，固氮酶有两个蛋白组成 – 一个铁蛋白和一 个钼铁蛋白。 N2 + 8H+ + 8e- + 16 ATP = 2NH3+ H2+ 16ADP + 16 Pi NH=NH NH=NH N2 2H+ 氧化的钼铁蛋白 还原的钼铁蛋白 还原的铁蛋白 氧化的铁蛋白 氧化的铁氧还蛋白 还原的铁氧还蛋白 NH2-NH2 NH2-NH2 NH3 改编自http://helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/nitrogen.htm#Top 铁蛋白被铁氧还蛋白提供的电子还原。然后还原的铁蛋白结合ATP并还原钼铁蛋白，后者提供电子 给N2，生成HN=NH。在该过程的进一步的两个循环中（每个循环都需要铁氧还蛋白提供电子）， HN=NH被还原成H2N-NH2，接着又被还原成2NH3。 z 铁氧还蛋白通过光合作用，呼吸或发酵产生，这取决于生物类型。 z 固氮酶在有氧气存在的情况下被抑制。固氮原核生物或者进行厌氧固氮(梭菌属Clostridium，脱 硫弧菌属Desulfovibrio，紫色硫细菌Purple sulfphur Bacteria)或者演化出特殊的机制比如极高的 呼吸速率(固氮菌属Azobacter)和/或细胞特点来限制氧气的扩散，不然就演化出共生关系，在这 种共生关系中寄主植物会清除掉氧气。蓝细菌在异形胞中保护固氮酶，异形胞只有光系统I （PS I）。 工业上：哈伯－波希制氨法（The Haber-Bosch process，1909年 ）–高压和相对的高 温，用铁作催化剂，把N2转化成氨气（通常还要进一步加工成尿素和硝酸铵 (NH4NO3)）– 仍然是工业固氮最廉价的方法。5x107 公吨年-1。 燃烧副作用：高温和高压把N2 氧化成 NOx 2 x107 公吨年-1。 自20世纪40年代以来，可供吸收利用的N量已经增加了两倍多。人为的N输入现在已