植物的矿质与氮素营养讲述.ppt

2.吸盐和吸水是两个相对独立的生理过程 离子交换有两种方式： 叶中硝酸盐的还原 植物细胞对硝酸盐的吸收 三、氨的同化 四、生物固氮 豌豆的根瘤 固氮酶的特性 固氮酶催化的反应 无土栽培 优点: 1.不受土地条件的限制 2.改善作物品质 3.节省水、肥 4.便于工厂化生产 无土栽培甜瓜 思考题 1.在细胞质中进行， 2.硝酸还原酶（nitrate reductase, NR） 3.NADH(或NADPH）源于???????。 1、硝酸盐还原为亚硝酸盐 硝酸还原酶（nitrate reductase, NR）： 1）诱导酶（适应酶） 2）该酶有两个显著特点： a）稳定性差； b）诱导后能迅速合成。 3)是一种钼黄素蛋白， 由黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）、细胞色素b557和钼复合体（Mo—Co）组成，推测它的结构为同型二聚体。 NR基因表达的调控 硝酸盐 图 高等植物硝酸还原酶的模型 A)硝酸盐还原酶的结构域结构。一个NR单体有三个主要的结构域，分别与钼辅因子、血红素和FAD相连。FAD连接区从NAD（P）H接受电子；血红素结构域运送电子到MoCo连接区，它传递电子给硝酸盐，hⅠ和hⅡ指铰链1和铰链2，分离功能结构域。(B)硝酸盐还原酶的条带图解。血红素辅基用紫色表示，FAD用蓝色表示，MoCo用黑色表示，2个单体之间的界面用黄色表示 FAD Heme-Fe MoCo NO3- NO2-的电子传递过程： 2、亚硝酸还原成氨 1. 叶片中还原的部位在叶绿体，根中为前质体。 2.NiR 3.氢供给体是还原态铁氧还蛋白（Fd）。 Fd（叶）来源于光合作用。（根）－呼吸作用 光 光反应 还原态Fd 氧化态Fd NiRNiR 罗西血 红素 亚硝酸还原酶（nitrie reductase, NiR） 其辅基由罗西血红素和一个4Fe—4S簇组成 根部亚硝酸盐还原在前质体中进行，其还原力来源于呼吸作用 为什么白天植物叶片中硝酸盐含量很低，有时不容易测出？ 光对NO3-的还原起促进作用？ 1.NADPH(叶片）；或者:光合产物 NADH（根）， 2.Fd(red); （NO2－还原成NH4＋） 3.光可以促进NR的合成。 4.NH4+通过氨基化作用、氨基转换作用等合成氨基酸； 也可形成酰胺作为贮存、运输形式，或解毒作用。 （EMP等） 胞质 质体 硝酸还原酶 亚硝酸还原酶 液泡 硝酸盐转运器 1、氨的同化主要通过谷氨酸合成酶循环进行. 谷氨酰胺合成酶（ Glutamine synthetase: GS） 谷氨酸合酶（ Glutamate synthase :GOGAT）。 三、氨的同化 根从土壤中吸收的NH4+，及NO3-还原形成的NH4+，必须立即结合到有机物中，即进行氨的同化。 氨的同化在根、根瘤和叶片进行。 谷氨酸合酶 谷氨酰胺合成酶 谷氨酸 谷氨酰胺 酮戊二酸 铵盐 谷氨酸合成酶循环 L—谷氨酸+ATP+NH3 L—谷氨酰胺+ADP+Pi GS Mg2+ GS普遍存在于各种植物的所有组织中，对氨的亲和力高，能防止氨积累造成的毒害。 (1)、谷氨酰胺合成酶（ Glutamine synthetase: GS） 1.以Fd为还原剂：绿藻、蓝色细菌、高等植物的光合细胞 2. NADH(或NADPH）为还原剂：细菌、高等植物非光合细胞 L—谷氨酰胺+α—酮戊二酸+ [NAD(P)H或Fdred] 2L—谷氨酸+ [NAD(P)+或Fdox] GOGAT (2)、谷氨酸合酶（ Glutamate synthase :GOGAT）。 α—酮戊二酸+ NH3 +NAD(P)H+H+ L—谷氨酸+NAD(P)++H2O GDH GDH对氨的亲和力低，不是氨同化的关键酶 。 2、谷氨酸脱氢酶（GDH） 3、植物体内通过氨同化形成的谷氨酸和谷氨酰胺，可以通过氨基交换作用形成其它氨基酸或酰胺。 转氨作用 (1).GS (2).GOGAT (3).GDH 天冬氨酸氨基转移酶 谷氨酸 谷氨酸 草酰乙酸 天冬氨酸 酮戊二酸 天冬氨酸 谷氨酰胺 天冬酰胺 天冬酰胺合成酶 转氨作用 (4).ATT (5)AS GS、GOGAT、GDH三种酶在细胞内的定位： 1、在绿色组织中：GOGAT存在于叶绿体，GS存在于叶绿体和细胞质，GDH主要存在于线粒体，叶绿体中量很少； 2、在非绿色组织中，特别是根中，GS和GOGAT定位于质体，GDH定位于线粒体。 当氮素供应过多时，以酰胺的形式在植物体内贮存起来， 一方面可以防止游离氨积累造成的毒害作用， 一方面可以作