关于植物氮同化介绍

[拼音]：zhiwu dantonghua

[外文]：nitrogen assimilation of plant

植物吸收环境（对陆生植物而言是土壤）里的 NO婣或 N嬃，并合成氨基酸和蛋白质等含氮有机化合物的过程。高等动物只能直接或间接地利用植物制造的有机氮。植物吸收的NO婣必须先还原成N嬃，才能参加有机氮化合物的合成。

细胞中NO婣还原成N嬃的过程分两步进行。NO婣先被还原为NO娛，由硝酸还原酶催化，在细胞质中进行；NO娛再被还原为N嬃，由亚硝酸还原酶催化，在叶绿体和根细胞的原质体（一种细胞器）里进行。正常情况下植物体内不累积 NO娛。植物体内进行硝酸还原的部位因物种而异。大多数植物根和地上部都有还原硝酸根的能力，如燕麦、玉米、向日葵、大麦。苍耳的根部则没有。番茄的硝酸还原主要在绿色部分进行。

硝酸还原酶是一种底物诱导酶，其合成和活力受NO婣的存在的诱导。在大多数情况下其活力受产物 N嬃及各种氨基酸抑制。菠菜的硝酸还原酶分子量约为2×105，有 3个辅基：黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD） 、细胞色素b(Cyt.b)及钼。还原力来自还原辅酶Ⅰ(NADH)，它可以从糖酵解过程中得到，或由叶绿体的草酰乙酸-苹果酸穿梭间接供应。

亚硝酸还原酶是单一的肽链，其上接有铁硫复合物及铁二氢卟酚四吡咯。它的合成及活力依赖于 NO娛的供应。亚硝酸还原酶位于叶绿体内。照光的叶绿体产生的还原铁氧还蛋白（Fdred）是 NO娛还原的电子供体。铁氧还蛋白可以在叶绿体的非循环光合磷酸化过程中被还原，亦可在铁氧还蛋白-NADP还原酶存在时，由还原辅酶Ⅱ(NADPH)还原（图1）。

根能很快同化 NO娛，但根内没有铁氧还蛋白。根内的亚硝酸还原酶存在于原质体中，其中富含戊糖磷酸途径的酶系统，能产生NADPH，但它提供的电子不能直接用于NO娛还原。其间还应有中间电子递体。

植物直接从土壤里吸收的 N嬃或在体内将NO婣还原形成的N嬃，在3个重要的酶参与下，同化为有机氮化合物。这3个酶是:谷酰胺合成酶、谷氨酸合成酶及谷氨酸脱氢酶。谷酰胺合成酶催化谷氨酸和 NH3形成谷酰胺反应如下：

此反应需要的存在。消耗的能量来自光合磷酸化形成的腺苷三磷酸(ATP)。谷酰胺的酰胺基由谷氨酸合成酶催化转给酮戊二酸，形成谷氨酸。这个反应以还原铁氧还蛋白作为电子供体，反应式如下：谷氨酸上的氨基，由各种转氨酶催化，可以转移到各种酮酸上，形成相应的氨基酸〔见代谢(植物)〕。

N嬃 进入有机物的另一途径为谷氨酸脱氢酶所催化，使 N嬃与酮戊二酸结合形成谷氨酸。反应式为： 上述反应需要的N嬃浓度高于一般植物组织里的浓度，甚至足以解联光合磷酸化。所以这条途径可能不是氮同化的主要途径。现在普遍接受的NO婣及N嬃在细胞内的同化途径见（图2）。