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乙醛酸循環(huán)第三節(jié)微生物獨(dú)特合成代謝途徑舉例生物固氮自養(yǎng)微生物CO2的固定肽聚糖的合成微生物次生代謝產(chǎn)物的合成生物固氮什么是生物固氮?
指分子氮(N2)通過固氮微生物固氮酶系的催化而形成氨NH3的過程至今固氮微生物約80多屬,均為原核微生物自生固氮菌
獨(dú)立進(jìn)行固氮,種類繁多共生固氮菌
與它種生物生活在一起才固氮。如根瘤菌屬、弗蘭克氏菌屬、腸桿菌屬。存在于豆科植物、楊梅樹、蘇鐵的根部、白蟻腸道及滿江紅、地衣聯(lián)合固氮菌
必須生活在植物根際、葉面、動(dòng)物腸道等處才能固氮固氮微生物的種類固氮的生化機(jī)制固氮作用的化學(xué)反應(yīng)固氮反應(yīng)必要條件(6要素)ATP供應(yīng),呼吸、無氧呼吸、發(fā)酵和光合作用提供還原力[H]和載體NAD(P)H+H+、H2、丙酮酸等作為氫供體固氮酶,組分Ⅰ鉬鐵蛋白、組分Ⅱ鐵蛋白;底物專一性不強(qiáng)鎂離子嚴(yán)格的厭氧環(huán)境還原底物N2(NH3存在會(huì)抑制固氮作用)有N2時(shí)固氮酶將75%還原力形成NH3,其余用于形成H2;缺N2時(shí),固氮酶將H+全部還原成H2N2→NH3→NH4++α-酮酸→相應(yīng)氨基酸→蛋白質(zhì)等產(chǎn)物固氮的生化途徑固氮酶對(duì)氧極端敏感;組分II(鐵蛋白):在空氣中暴露45s失活;組分I(鉬鐵蛋白):半衰期10min;但大多數(shù)固氮菌都是好氧菌;如何解決微生物既需要氧又須防止氧對(duì)固氮酶損傷的矛盾?思考?好氧菌固氮酶避氧害機(jī)制1.好氧性自生固氮菌的抗氧保護(hù)機(jī)制呼吸保護(hù)、構(gòu)象保護(hù)2.藍(lán)細(xì)菌固氮酶的抗氧保護(hù)機(jī)制分化出特殊的還原性異形胞;非異形胞的藍(lán)細(xì)菌采用固氮作用和光合作用進(jìn)行時(shí)間上的分隔3.豆科植物根瘤菌固氮酶的抗氧保護(hù)機(jī)制存在豆血紅蛋白生物固氮的研究方向仿生學(xué)
用化學(xué)合成法合成固氮酶在常溫、常壓下進(jìn)行工業(yè)固氮遺傳學(xué)
用人工或生物方法將固氮基因轉(zhuǎn)移到非豆科植物上進(jìn)行固氮自養(yǎng)微生物CO2的固定Calvin循環(huán)厭氧乙酰-CoA途徑逆向TCA循環(huán)羥基丙酸途徑肽聚
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