植物矿质代谢植物矿质营养的同化 ---氮素的同化

发布网友 发布时间：2024-10-20 02:20

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热心网友 时间：2024-11-16 20:48

氮素循环，描绘着自然界土壤、水体、大气层以及动植物与人类活动中氮素的转变过程。在这个复杂循环中，氮素同化扮演着关键角色，即无机态的氮素（如N2、NO3-、NH4+等）转变为有机态氮的过程。氮素同化包括固氮、*盐和铵盐的同化等过程。

生物固氮是氮素循环中极为重要的一环，由固氮微生物将大气中的游离氮（N2）转化为含氮化合物（如NH3或NH4+），约占总固氮量的75%。这一过程不仅为生物提供了必需的氮素来源，也是地球生态系统中固氮的主导力量。

在*盐的代谢过程中，NO3-逐步还原为NO2-，随后进一步转化成氨（或铵）的过程。这一系列反应由*还原酶（NR）和亚*还原酶（NiR）催化，分别在细胞质和叶绿体（或根中的前质体）中发挥作用。NR定位于细胞质，为同型二聚体结构，通过FAD、Cytb557、钼复合体等辅基完成催化作用。NiR定位于叶绿体或根中的前质体，由两个亚基组成，其辅基包括铁硫原子簇和西罗血红素，参与NO2-的还原至NH4+的过程。

氨态氮的同化通过一系列步骤实现，包括形成谷氨酰胺、进一步转变为谷氨酸和天冬酰胺、以及谷氨酸的转变。其中，谷氨酰胺合成酶催化氨态氮与谷氨酸形成谷氨酰胺，标志着氨态氮的同化过程。谷氨酰胺在谷氨酸合成酶和天冬酰胺合成酶的催化下分别转化为谷氨酸和天冬酰胺，后者通过转氨酶催化与草酰乙酸反应形成天冬氨酸和α-酮戊二酸。此外，谷氨酸也可通过谷氨酸脱氢酶催化形成，但其在氨态氮同化过程中的作用相对有限。

植物吸收矿质元素的过程分为交换吸附和主动运输两个阶段。交换吸附在细胞外进行，主动运输则将离子从细胞外运输到细胞内。呼吸作用与矿质元素离子的吸收紧密相连，为交换吸附提供能量，同时也为植物的正常生长和发育提供必要的元素。

植物对矿质元素离子的吸收具有选择性，与根细胞膜上载体的数量相关，与土壤溶液中离子的浓度不成比例。矿质元素离子在植物体内的存在状态有三种：以离子形式存在，如K+；形成易溶的、不稳定的化合物，如N、P、Mg等；形成难溶的、稳定的化合物，如Fe、Ca等。前两种形式的矿质离子在植物体内可重复利用，而后一种形式的矿质离子仅在植物体内利用一次。

缺素对植物的影响各异，可重复利用的元素缺失时，老的部位通常先受损，而嫩叶可能在较短时间内仍能正常生长；不可重复利用的元素缺失时，则幼嫩部位受影响更为明显，老叶则能保持正常。通过分析植物灰分成分，可判断其对某种矿质离子的利用状况。老叶灰分中含量较多且嫩叶灰分中较少的元素，常为不可重复利用的元素，而可重复利用的元素在老叶和嫩叶中的含量通常相差不大。

植物矿质代谢，主要是指对矿质元素的吸收和利用。细胞从环境中吸收矿质元素的实质即溶质的跨膜运转或跨膜传递。植物对矿质元素的吸收和对水分的吸收不成正比例，二者之间既相关联，又各自独立。根本原因：二者的吸收机制不同。 植物矿质代谢是植物四种代谢之一，