大家好，关于深入解析：微生物固氮作用及其机理很多朋友都还不太明白，今天小编就来为大家分享关于的知识，希望对各位有所帮助！

微生物

虽然可以固氮的微生物有很多种，但固氮的基本反应是相同的。

N2+8e+8H++nATP+Nase（氨酶）2NH3+H2+nADP+nPi

固氮必须满足以下基本条件：必须有具有固氮活性的固氮酶；必须有电子和质子供体。每还原1分子氮需要6个电子和6个质子，另外2个质子和电子用于生成H2，为了转移电子和质子，需要相应的电子转移链；必须有能量供应的，因为氮分子有键能很高的三价键（N+3N），所以需要很大的能量才能打开它；存在严格的厌氧环境或保护固氮酶的机制，因为固氮酶对氧高度敏感，遇氧就失去活性；形成的氨必须及时输送或转化消除，否则会产生氨的反馈抑制作用。

虽然自然界存在多种固氮微生物，但单生微生物所含固氮酶的组成大致相似。它们由两个亚基组成，即成分ImoFe 蛋白、成分II Fe 蛋白和辅因子(FeMoco)。

在固氮过程中，呼吸、发酵和光合作用时产生的电子和质子首先将NAD或NADP还原为NADH或NADPH，然后由还原的NADH或NADPH还原Fd或Fld，然后还原固氮酶组分II、Fe蛋白，还原的Fe 蛋白还原固氮酶组分I、MoFe 蛋白，还原的MoFe 蛋白还原N2 和各种其他底物。

1、氧气对固氮酶的影响

固氮酶的一个重要特点是对氧高度敏感，其催化的固氮反应必须在厌氧条件下进行。高浓度的氧气可以完全抑制固氮酶的合成。分子生物学研究表明，固氮酶的合成可以随着氧浓度的变化而“开启”或“关闭”。氧气会对已经合成的固氮酶的两种成分造成不可逆的损害，导致固氮酶失去活性。而且，氧气可以在固氮过程中氧化电子载体，使电子无法到达固氮酶。好氧固氮微生物的生长与固氮对氧的要求完全相反，需要抗氧机制来保护固氮酶。这些机制主要有呼吸保护增强呼吸强度、利用结构变化阻止氧气保护固氮酶、厚膜或粘液层阻挡氧气的渗透以及固氮蓝藻形成许多固氮作用等。后壁固氮异形胞。而根瘤菌细胞内豆血红蛋白的形成，有效地为根瘤菌提供高流量和低流量的氧气，进行氧化磷酸化等。

2. 氨的固氮作用

氨是固氮的初始产物，一旦形成就从菌体中分泌出来。这种氨必须立即被同化和运输，否则会引起固氮酶的反馈抑制。在缺乏NH4+的环境中，谷氨酰胺合成酶处于非腺苷酸化状态，具有催化和调节功能。它能与固氮起始基因整合，促进RNA聚合酶催化mRNA转录，合成固氮酶。但在富含NH4+的环境中，谷氨酰胺合成酶被腺苷酸化，构象发生改变，失去与固氮酶启动子基因区结合的能力，导致无法合成固氮酶。因此，如果在培养固氮菌时添加铵盐，固氮菌就不能固氮，只能依靠铵盐生长。

3. ADP/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的参与。它是固氮酶活性不可缺少的成分和效应物。 Mg.ADP是Mg.ATP的水解产物，但其作用与Mg.ATP完全相反。它是固氮酶的负效应子，对固氮酶的底物还原活性位点具有负变构调节作用。它能抑制铁蛋白向钼铁蛋白的电子转移，控制进入铁蛋白的电子总量，从而有效抑制固氮酶活性。因此，细胞内ADP/ATP比例可以调节固氮酶活性。有人认为当ADP/ATP为1/2时，固氮酶活性可完全被抑制。这种调节特性不仅与生物体类型和生长条件有关，还取决于细胞内Mg2+浓度。

4、环境中C/N的影响

土壤中的C/N是影响固氮的最重要因素之一。只有当环境富含有机碳化合物但缺乏化合氮时，化学异养固氮微生物才能有效地固氮。如果环境中化合氮非常丰富，并且固氮微生物利用容易获得的氮化合物作为氮源，固氮酶就会受到化合氮的抑制，而不会表现出固氮活性。此外，非固氮微生物由于氮源丰富，很容易发育，并与固氮微生物竞争碳源。因此，只有在C/N比较高的环境中，这类化能异养独生微生物才能发挥固氮作用。

固氮微生物直接或通过与其他生物共生将分子氮转化为植物可利用的氮养分。这不仅对农林生产具有重要意义，而且启动了自然界氮的生物循环，从而维持了地球万物的繁荣和发展。

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