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2023-09-27
普羅生物
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根據(jù)氮素的轉化途徑，反硝化作用可以分為同化（合成）反硝化和異化（代謝）反硝化兩種。同化反硝化是指反硝化菌利用有機碳作為能源物質與電子供體，將NOX-N還原成NH3-N，以用來合成新的細胞成分。異化反硝化是指反硝化細菌在缺氧條件下將硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮還原為氮氣、氧化亞氮或一氧化氮的過程，其中氮氣是主要成分，所以通常把能夠還原硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮并產(chǎn)生氧化亞氮或氮氣的細菌稱為反硝化細菌。此類細菌完成的同化或者異化反硝化都可以被視為脫氮的方式，其中異化反硝化作用占據(jù)主導，約70%-75%的氮都是通過異化反硝化的方式去除的。
同化反硝化：
NO3- → NO2- →NH2OH →含氮有機物
異化反硝化：
NO2- +3H(電子供體-有機物) →0.5N2↑+H2O+OH-
NO3- +5H(電子供體-有機物) →0.5N2↑+2H2O+OH-
圖1：傳統(tǒng)反硝化菌理論四步電子理論的差異
圖中1、2、3、4分別對應反硝化過程的4個步驟。
異化反硝化作用分為4個步驟，并分別由不同的酶催化（圖1）。1、硝酸鹽還原酶（Nar）催化硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，這種酶是一種結合在膜上的鉬-鐵-硫蛋白，其活性受O2濃度的抑制；2、亞硝酸鹽還原酶(Nir)催化亞硝酸鹽還原為NO，它存在于細胞周質中，有含銅（NirK）和含細胞色素C(NirS)兩種形式，受O2的抑制，但受硝酸鹽誘導；3、NO還原酶(Nor)催化NO轉化為N2O，此酶結合在膜上，其合成受氧抑制，但受各種氮氧化物的誘導；4、N2O還原酶(Nos)將N2O轉化為N2，它含銅周質蛋白，對pH的變化敏感，且強烈受O2的抑制。
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