《生物固氮原理》PPT课件.ppt

《《生物固氮原理》PPT课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、生物固氮胡吉利齐永峰吕胜满董申申大气中的N2尿素及动植物遗体NO3-土壤中的微生物NH3NO3-氮素化肥自然界中的N循环固氮N2NH3工厂N2NH3闪电等N2NH3固氮微生物工业固氮:高能固氮:生物固氮:固氮微生物的种类按生物分类学分按与植物关系分2、氮单孢菌属3、拜耶林克氏菌属4、德克斯氏菌属自生固氮微生物1、固氮菌属共生固氮微生物固氮菌的发现1901年，M.W.拜耶林克首先发现并描述了这类细菌，他定名的有2个种：一是褐色固氮菌,常生存于中性或碱性土壤中；一是活泼固氮菌，常生存于水中。1938年，C.H.维诺格拉茨基将生产孢囊的菌株（以褐色固氮菌为代表）归属于固氮菌属，

2、将不产生孢囊的菌株（以活泼固氮菌为代表）归属于氮单孢菌属。1950年，H.G.德克斯先后提出建立拜耶林克氏菌属和德克斯氏菌属。什么是固氮菌细菌的一科。菌体杆状、卵圆形或球形，无内生芽孢，革兰氏染色阴性。严格好氧性，有机营养型，能固定空气中的氮素。生物固氮(nitrogenfixation)定义：分子态氮在生物体内还原为氨的过程特点：1、生物固氮是固氮微生物的一种特殊的生理功能，具固氮作用的微生物约近50个属，它们的生活方式、固氮作用类型有较大区别，但细胞内都具有固氮酶2、不同固氮微生物的固氮酶均由钼铁蛋白和铁蛋白组成。固氮酶必须在厌氧条件下，即在低的氧化还原条件下才能催化

3、反应3、固氮作用过程十分复杂，目前还不完全清楚。固氮作用的总反应可用简式表示：e-+H+ATPADP+PiN2NH3乙炔乙烯固氮酶固氮酶！！固氮酶由2种蛋白质组成：一种为含有钼和铁的钼铁蛋白，分子量为200000；另一种为含铁的铁蛋白,分子量为65000。铁蛋白具有很强的还原力，它提供电子给钼铁蛋白。钼铁蛋白能与氮气分子络合，然后使之还原为氨。在这个过程中，需要腺苷三磷酸(ATP)提供能量和铁氧还蛋白充当强还原剂。一、固氮酶的催化反应固氮酶来源于多种固氮微生物,能催化大气中的N2还原为NH3,N2+8H++8e-+16MgATP→2NH3+H2+16MgADP+16Pi(

4、无机磷酸盐)除催化N2还原为NH3外,固氮酶还能和许多小分子底物作用,没有严格的专一性。如：氮酶催化反应HCN+6H++6e→CH4+NH3N2O+3H++2e→N2+NH3C2H2+2H++2e→C2H4二、固氮酶的组成和结构固氮酶由各种固氮微生物分离出来,均为由钼铁蛋白和铁蛋白组成。1993年才基本确定功能:铁蛋白是依赖于ATP供给能量的电子传递体,把电子传递给钼铁蛋白,钼铁蛋白结合底物（N2）分子并催化其还原。三、固氮酶作用机理研究固氮酶中铁蛋白的作用是传递电子,钼铁蛋白与底物结合并还原N2的催化部位,即N2只有与钼铁蛋白结合、方可被催化还原为NH3。固氮酶的作用机

5、理包括:电子的传递、N2分子的键合、催化和还原等。1.电子的传递研究表明，在固氮酶催化N2和其他底物的还原反应中，电子传递顺序为：（活体内）铁氧还蛋白或黄素蛋白（活体外）Na2S2O4}铁蛋白钼铁蛋白→底物→MgATP2.底物的结合和还原MoFeP辅基是底物结合的部位，从铁钼辅基中铁配位不饱和的事实出发，一般认为，底物是通过与三角形配位的铁配位而结合的。但也有其他观点：一种认为N2分子通过铁钼辅基中存在的Fe—Fe键形成Fe—N键而与铁钼蛋白结合；也有人认为以另一种方式结合。N2与铁钼辅基结合方式目前仍是一个未解决的问题。FeNN-FeFeFeNN固氮酶的作用机理小结:电

6、子的传递、N2分子的键合、催化和还原等。意义与前景意义：1、弥补土壤中氮素损失2、进行根瘤菌拌种，提高豆科作物产量3、固氮微生物的固氮过程完全是生物和微生物自发进行的，无须提供任何能源和设备，因而它减少了能源的消耗。由于全部固氮过程都是生物活动，无污染物排放，有利于保护生态环境。同时，由于减少和免除了化学氮素的投入，使农产品中硝酸和亚硝酸物质大幅度降低，提高了农产品的品质，减少致癌物质对人类的危害。前景设想：将固氮基因转移到非豆科作物细胞内，使其自行固氮谢谢！