
【化】 nitrogenous metabolism
azote; nitrogen
【醫】 Az.; azote; N; nitrogen
metabolize
【化】 metabolism
【醫】 metabolism
affect; effect; intention; action; motive; operation
【醫】 action; effect; process; role
【經】 role
氮的代謝作用(Nitrogen Metabolism)
指生物體對氮元素的攝取、轉化、利用及排洩的全過程。氮是構成蛋白質、核酸(如DNA/RNA)、酶及多種生物活性分子的必需元素,其代謝直接影響生物生長、發育與能量平衡。
氮的攝取與同化
生物通過食物(動物)或土壤/空氣(植物、微生物)獲取含氮化合物。植物和固氮微生物将無機氮(如硝酸鹽、铵鹽)或大氣氮氣(N₂)轉化為有機氮(如氨基酸),例如:
$$ ce{N2 + 8H+ + 8e^- + 16ATP -> 2NH3 + H2 + 16ADP + 16Pi} $$
氮的轉化與利用
氮元素通過以下途徑參與生物合成:
$$ ce{2NH3 + CO2 + 3ATP -> H2N-C(=O)-NH2 (尿素) + 2ADP + AMP + 4Pi} $$
氮的排洩與循環
代謝廢物以不同形式排出:
釋放的氮重返環境,參與生态系統的氮循環(如氨化、硝化作用)。
權威資料建議:可參考《生物化學》(Lehninger版)第23章“氮代謝”,或《植物生理學》(Taiz & Zeiger)第12章“礦質營養”,以及NCBI數據庫相關綜述(如“Nitrogen Assimilation in Plants”)。
氮的代謝作用是指生物體對氮元素的吸收、轉化和利用過程,尤其在植物中表現為氮素從無機形态(如硝酸鹽、铵鹽)轉化為有機形态(如氨基酸、蛋白質)的生化過程。以下是具體解析:
氮素吸收與還原
植物主要通過根系吸收土壤中的硝酸鹽(NO₃⁻)和铵鹽(NH₄⁺)。硝酸鹽需經還原反應轉化為铵态氮(NH₄⁺),這一過程依賴硝酸還原酶等酶催化,并由呼吸作用提供能量。
氨基酸合成
铵态氮通過氨基化作用與α-酮戊二酸、草酰乙酸等結合,生成谷氨酸、天冬氨酸等氨基酸,成為蛋白質、核酸等有機物的基礎。
構成生命物質
氮是蛋白質(含氮16-18%)、核酸、葉綠素、酶及維生素的關鍵成分,直接影響細胞分裂、根系與枝葉生長。
促進能量代謝
氮參與ATP(能量載體)和葉綠素的組成,支持光合作用與能量傳遞。缺氮會導緻葉片黃化、光合效率下降。
調節生理活動
含氮的酶和激素(如細胞分裂素)調控植物代謝反應,包括呼吸作用、營養運輸等。
缺氮時,植物表現為生長停滞、老葉黃化、蛋白質合成受阻,嚴重時無法形成新細胞,導緻産量下降。
氮代謝是植物生長發育的核心環節,貫穿于氮素吸收、還原到有機合成的全過程,直接影響植物的結構構建與生理功能。更多細節可參考來源、4、5、6。
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