常見的用于評價氮循環的生化檢測指標

氮是所有生物體的必需元素，是蛋白質和核酸等關鍵細胞成分的生物合成所必需，因此是限制地球生命的主要營養元素。大氣中的氮氣是可自由獲取氮的最大庫存，但大多數生物體依賴更多生物可利用形式的氮（例如銨和硝酸鹽）來生長。這些底物的可用性取決于由代謝多樣的微生物復雜網絡進行的各種氮轉化反應。

微生物可以將氮化合物轉化為具有活性且有毒的一氧化氮，或轉化為惰性且無害的氮氣。氮的微生物轉化通常被描述為一個由六個有序進行的不同過程組成的循環，同化、氨化、硝化、反硝化、厭氧氨氧化和固氮。這種氮循環的觀點意味著氮氣首先被固定到氨上，然后被同化為有機氮（即生物質）。有機氮的降解，氨化，釋放出一分子氨，隨后通過硝化作用氧化成硝酸鹽(NH₄⁺→NO₂^?→NO₃^?)，并最終通過反硝化作用轉化回氮氣(NO₃^?→NO₂^?→NO→N₂O→N₂)或厭氧氨氧化(NO₂^?+NH₄⁺→N₂)。

植物把硝酸鹽還原成為氨鹽過程的最初階段，是靠硝酸還原酶的作用。由氨到氨基酸的合成途徑是由谷氨酸脫氫酶把氨與α-酮戊二酸進行還原而生成谷氨酸。進而在生成的谷氨酸與丙酮酸間進行氨基轉移，就可生成各種氨基酸。另一方面，氨基酸在生物體內也因受到水解和氧化還原所進行的脫氨基反應而被分解。細菌尤其是腐敗細菌能使氨基酸脫羧而生成胺。氨基酸因脫氨基分解生成的氨，在植物以谷氨酰胺或天冬酰胺的形態積存于體內，動物則以氨或轉化成為尿酸、尿素排出體外。

氮對于生物體的重要性不言而喻，而近年來人們對于氣候變化的關注和研究中，由于人口的過快增長和化肥使用量的急劇增加，發現人類已經推動氮循環超越了可持續性，例如由于污水的過量排放導致水體中亞硝酸鹽超標，NO₃污染是導致沿海地區死亡區增加的原因，N₂O被認為是21世紀及以后需要緩解的關鍵溫室氣體，這些使得對于氮循環的控制越來越成為一項棘手的工作。因此，科學和社會有責任關注氮循環，并從最終控制氮循環的微生物中獲取線索。

以下酶進行氮轉化：同化硝酸還原酶(NAS)；膜結合(NAR)和周質(NAP、napA)異化硝酸還原酶；亞硝酸鹽氧化還原酶(NXR)；一氧化氮氧化酶(NOD)；含血紅素(Cd₁-NIR)和含銅(Cu-NIR)亞硝酸還原酶；細胞色素C依賴性(cNOR)、對苯二酚依賴性(qNOR)和含銅對苯二酚依賴性一氧化氮還原酶(Cu_ANOR)；NADH依賴性細胞色素P450一氧化氮還原酶(P₄₅₀NOR)；黃酮二鐵一氧化氮還原酶(NORvw)；雜合簇蛋白(HCP)；羥胺氧化還原酶(HAO)；羥胺氧化酶(HOX)；一氧化二氮還原酶(NOS)；一氧化氮歧化酶(NO-D)；同化亞硝酸還原酶(cNIR)；異化周質細胞色素C亞硝酸還原酶(ccNIR)；ε-羥胺氧化還原酶(εHAO)；八血紅素亞硝酸還原酶(ONR)；八碳連四硫酸鹽還原酶(OTR)；鉬鐵(MoFe)，鐵鐵(FeFe，anfHGDK)和釩鐵(VFe，vnfHGDK)固氮酶；肼脫氫酶(HDH)；肼合酶(HZS)；氨單加氧酶(AMO)；顆粒甲烷單加氧酶(pMMO)；氰酶(CYN、cynS)和脲酶(URE)。

索萊寶氮循環系列

檢測產品

溫馨提示

索萊寶生化試劑盒貨號以“0"、“5"結尾，分別代表兩類反應體系。以“0"結尾的代表試劑盒所用方法為分光光度法(反應體系約1mL)，可以用分光光度計進行檢測；以“5"結尾的試劑盒代表所用方法為微量法(反應體系約0.2mL)，可以用分光光度計或者酶標儀進行檢測。

參考文獻

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[3] Stein, L. Y., & Klotz, M. G. (2016). The nitrogen cycle. Current Biology, 26(2).