
【化】 nitrogenous metabolism
azote; nitrogen
【医】 Az.; azote; N; nitrogen
metabolize
【化】 metabolism
【医】 metabolism
affect; effect; intention; action; motive; operation
【医】 action; effect; process; role
【经】 role
氮的代谢作用(Nitrogen Metabolism)
指生物体对氮元素的摄取、转化、利用及排泄的全过程。氮是构成蛋白质、核酸(如DNA/RNA)、酶及多种生物活性分子的必需元素,其代谢直接影响生物生长、发育与能量平衡。
氮的摄取与同化
生物通过食物(动物)或土壤/空气(植物、微生物)获取含氮化合物。植物和固氮微生物将无机氮(如硝酸盐、铵盐)或大气氮气(N₂)转化为有机氮(如氨基酸),例如:
$$ ce{N2 + 8H+ + 8e^- + 16ATP -> 2NH3 + H2 + 16ADP + 16Pi} $$
氮的转化与利用
氮元素通过以下途径参与生物合成:
$$ ce{2NH3 + CO2 + 3ATP -> H2N-C(=O)-NH2 (尿素) + 2ADP + AMP + 4Pi} $$
氮的排泄与循环
代谢废物以不同形式排出:
释放的氮重返环境,参与生态系统的氮循环(如氨化、硝化作用)。
权威资料建议:可参考《生物化学》(Lehninger版)第23章“氮代谢”,或《植物生理学》(Taiz & Zeiger)第12章“矿质营养”,以及NCBI数据库相关综述(如“Nitrogen Assimilation in Plants”)。
氮的代谢作用是指生物体对氮元素的吸收、转化和利用过程,尤其在植物中表现为氮素从无机形态(如硝酸盐、铵盐)转化为有机形态(如氨基酸、蛋白质)的生化过程。以下是具体解析:
氮素吸收与还原
植物主要通过根系吸收土壤中的硝酸盐(NO₃⁻)和铵盐(NH₄⁺)。硝酸盐需经还原反应转化为铵态氮(NH₄⁺),这一过程依赖硝酸还原酶等酶催化,并由呼吸作用提供能量。
氨基酸合成
铵态氮通过氨基化作用与α-酮戊二酸、草酰乙酸等结合,生成谷氨酸、天冬氨酸等氨基酸,成为蛋白质、核酸等有机物的基础。
构成生命物质
氮是蛋白质(含氮16-18%)、核酸、叶绿素、酶及维生素的关键成分,直接影响细胞分裂、根系与枝叶生长。
促进能量代谢
氮参与ATP(能量载体)和叶绿素的组成,支持光合作用与能量传递。缺氮会导致叶片黄化、光合效率下降。
调节生理活动
含氮的酶和激素(如细胞分裂素)调控植物代谢反应,包括呼吸作用、营养运输等。
缺氮时,植物表现为生长停滞、老叶黄化、蛋白质合成受阻,严重时无法形成新细胞,导致产量下降。
氮代谢是植物生长发育的核心环节,贯穿于氮素吸收、还原到有机合成的全过程,直接影响植物的结构构建与生理功能。更多细节可参考来源、4、5、6。
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