氨化作用

所有生物物种的生存都需要氮。许多生物分子，包括蛋白质、DNA和叶绿素，都依赖它来形成。尽管大气中氮气含量丰富，但大多数物种无法以这种形式获取它，这使得它成为一种限制性资源，经常影响许多生态系统的初级生产力。在氮气转化为氨之前，植物等初级生产者无法利用氮。

氮以无机和生物形式存在，以及二氮和氨。因此，当生物体利用氮进行发育并在某些情况下获取能量时，它会在环境中经历各种独特的改变。氮主要通过固氮、硝化、反硝化、铵生成和厌氧氨氧化作用进行改变。生物圈的生产主要基于氮被氧化成其多种氧化态，这由各种微生物实现。

氨化作用

氨化作用过程为生物体提供生存所需的氮，是氮循环的一部分。氨化作用是细菌或其他腐烂生物等微小生物将死亡有机物中的含氮化合物转化为氨等简单分子的过程。这些更简单的物质对环境有益。

氨化作用过程中细菌会发生什么？

当生物体死亡时，氮（有机形式）以氨基酸和 DNA 的形式从其细胞或组织中释放出来。真菌、原核生物和其他微生物也协同作用分解组织并将有机氮转化为无机氮。所有微生物都利用这种无机形式。

氨化作用过程中的步骤

1. 在氨化作用过程中，NH₃ 基团转化为 (NH₄₊)，氨是最终产物。
2. 氨化作用过程的底物是尿素、尿酸和粪便中的有机氮。
3. 消化后，氨会结合生成一系列对各种代谢过程必不可少的氨基酸。
4. 蛋白质、核酸、DNA、维生素、尿素和其他含氮分子存在于生物体中。

氨化作用的影响

1. 在氨化作用过程中，有机氮转化为无机氨或铵离子。有机氮是生物化合物中发现的氮的类型。
2. 离子、蛋白质、维生素 B、尿素和其他分子是生物体中发现的含氮物质。氮存在于用于氨化作用的垃圾和死亡植物或动物尸体中。
3. 环境中应存在生物体可利用的氮。在这种情况下，氨化作用至关重要，因为它以植物可以利用并沿食物链传输的形式将氮分配到土壤中。
4. 对于许多生长在酸性土壤中的植物物种来说，氨化作用是获取氮最有效的方式。
5. 当使用肥料增加土壤中的氨含量时，可能会导致藻类过度生长，从而导致土壤毒性和生态系统失衡。

氨化作用的例子

芽孢杆菌属 (Bacillus)、变形杆菌属 (Proteus)、梭菌属 (Clostridium)、假单胞菌属 (Pseudomonas) 和链霉菌属 (Streptomyces) 是氨化微生物的例子。

硝化作用

硝化作用是将氨转化为亚硝酸盐，并最终转化为硝酸盐，是全球氮循环中另一个关键阶段。绝大多数硝化作用是在有氧条件下进行的，并且仅由原核生物完成。不同种类的微生物执行硝化作用的两个主要步骤。第一阶段涉及氨氧化细菌将氨转化为亚硝酸盐。

为了通过中间体羟胺将氨转化为亚硝酸盐，好氧氨氧化菌需要两种不同的酶：氨单加氧酶和羟胺氧化还原酶。硝化菌以其极慢的生长速度而闻名，因为与许多其他类型的代谢相比，该过程提供的能量相对较少。好氧氨氧化菌是自养生物，它们利用氨作为能源，而不是光照来固定二氧化碳并产生有机碳。

多种微生物的固氮在原核生物中比氨氧化更常见。以前，人们认为只有少数细菌物种负责所有的氨氧化。我们现在对氨氧化古菌的生理多样性了解有限，因为其中只有一种已在纯培养中生长。

硝化作用的第二阶段是将亚硝酸盐转化为硝酸盐。这由一组被称为亚硝酸盐氧化细菌的原核生物完成。生长产量极低，因为亚硝酸盐到硝酸盐的氧化，就像氨氧化菌一样，产生的能量非常少。实际上，氨或亚硝酸盐氧化菌必须氧化大量的氨或亚硝酸盐分子，才能固定一个二氧化碳分子。

亚硝酸盐和氨氧化菌在有氧环境中很常见。它们已在许多自然环境中进行了深入研究，包括土壤、河口、湖泊和开阔海洋。然而，氨和亚硝酸盐氧化菌在废水处理厂中发挥着至关重要的作用，通过去除可能污染受纳水体的潜在危险水平的铵。