生物固氮的原理、应用及研究进展
摘要：生物固氮是自然生态系统中氮的主要来源全球生物固氮的量是巨大的，海洋生态系统每年生物固氮量在四百万吨到两千万吨，陆地生态系统生物固氮量在九百万吨到一千三百万吨，而工业固氮量在世纪年代中期每年约为一千三百万吨。可见，生物固氮在农林业生产和氮素生态系统平衡中的作用很大我国农民利用豆科植物固氮肥田历史悠长，直至现在仍保留着豆科植物和非豆科植物轮作套作和间作等耕作制度国外也十分重视固氮生物在农业中的作用。
关键词：生物固氮；联合固氮菌；自生固氮菌
一、生物固氮的原理
1982年，Postage 以肺炎克氏菌为例提出一个固氮酶催化机理模式，至今
仍被广泛采用其总反应式为：N
2 + 6H+ + nMg-ATP +6e-(酶)→2NH
3
+nMg-ADP+nPi
固氮微生物的固氮过程是在细胞内固氮酶的催化作用下进行的不同固氮微生物的固氮酶，其催化作用的情况基本相同在固氮酶将还原成的过程中，需要e和H+，还需要ATP提供能量生物固氮的过程十分复杂[1]，简单地说，即在ATP提供
能量的情况下，e和H+通过固氮酶传递给N
2，使它们还原成NH
3
，而乙炔和N
2
具
有类似的接受e还原成乙烯的能力。
二、固氮微生物的种类
固氮微生物多种多样，不同的划分标准满足了不同的要求。从它们的生物固氮形式来分，有自生固氮、联合固氮、和共生固氮3种。
①自生固氮微生物是指能够在自由生活状态下固氮的微生物总称。在自然界，自生固氮微生物种类很多，分散地分布在细菌和蓝细菌的不同科、属和不同的生理群中；并大致可以分为光合细菌和非光合细菌两类。前者如红螺菌、红硫细菌和绿硫细菌等，其中的某些种类可与其它微生物联合而相互有利；后者的种类很多。根据非光合细菌的自生固氮菌对氧的需求，可以分为厌氧的细菌如梭状芽胞杆菌[2]；需氧细菌如自生固氮菌、贝捷林克氏固氮菌、固氮螺菌等；以及兼性细菌如多粘芽胞杆菌、克鲁伯氏杆菌、肠杆菌等。自生固氮微生物中的某些种类，在有些情况下可以与植物进行联合固氮。
一般地，自生固氮微生物固定的氮素满足本身生长繁殖需要以后就不再固氮了，多余的氮反过来会抑制它们自身的固氮系统。同时，它们固氮效率也比较低。
据测定，每消耗1克碳水化合物，自生固氮微生物固定10毫克氮，而共生固氮的根瘤菌则可以固定270毫克氮。所以，这个类群的微生物从固氮量的角度衡量，对作物的氮素供应的贡献并非很大。许多试验结果证明，这类微生物所产生的各种激素和其它活性物质是促进作物生长的主要因素之一。
②联合固氮微生物有些自生固氮微生物在特定植物根际环境中生长、繁殖比非根际土壤中旺盛得多，这是由于植物根系的分泌物和脱落物提供能源物质，固氮微生物利用这些能源物质生活和固氮，这种互利关系称之为联合固氮。联合固氮体系最先是在雀稗和雀稗固氮菌之间发现，后来发现小麦、水稻和C4作物如甘蔗、玉米、高粱等禾本科植物亦存在联合固氮体系。能够进行联合固氮的微生物种类较多，似乎没有什么特异性[2,3]，有些微生物既可以在自生条件下进行自生固氮作用，又能在田间与一些禾本科作物进行联合固氮作用。已经报道过的联合固氮的主要微生物种类有：浸麻芽胞杆菌、多粘芽胞杆菌、巴西固氮螺菌、含脂固氮螺菌、克鲁伯氏杆菌、阴沟肠杆菌、产气肠杆菌和粪产碱杆菌等。与共生固氮相比，联合固氮微生物与植物之间的关系不紧密，双方也没有共同的组织结构，因而固氮效率也不可能高。目前，对于联合固氮体系的固氮量很难有一个比较准确的估计，一般认为每亩地每年约为0.5～1斤纯氮。
③共生固氮微生物是指能与宿主植物形成特定固氮组织结构的一类微生物。它们彼此生活在一起，植物向微生物提供光合产物供微生物固氮需要，微生物则向植物提供氮素营养，双方互相有利。以豆科植物--根瘤菌共生体系来说，由于有根瘤组织作为它们的共生结构，共生效率是最高的。其原因是这种共生体系满足了上述所说的生物固氮的条件。已知的比较清楚的共生体系除了豆科植物--根瘤菌共生体系外，还有非豆科植物--固氮放线菌体系和红萍--固氮蓝藻共生体系。与相应的豆科植物共生固氮的根瘤菌很多，迄今从豆科植物根瘤中分离出来并进行过研究的约有100多种，在生产上应用的种类不足1/5。在分类上确定了分类地位的现在有5个属，它们分别是：根瘤菌属、慢生根瘤菌属、中华根瘤菌属、固氮根瘤菌属和中慢生根瘤菌属。每个根瘤菌属包括至少1个种。和上述的自生固氮和联合固氮比较，共生固氮效率高，固氮量多，对于人类的意义和农牧业生产的作用也最大[4]。迄今研究最为清楚、应用最多的是豆科植物根瘤菌共生固氮体系，据测定，一般每年每亩固定纯氮约为13.3公斤，约折合每亩地每年
固定标准化肥130斤，且几乎全部被利用。
三、当前生物固氮的主要研究方法有哪些
在固氮生物研究中，最经典的测定技术是凯氏定氮法其后，由于同位素示踪法的出现，采用了15N示踪法测定固氮量，比凯氏法的灵敏度提高1000倍。1966年以来，应用乙炔还原法测定固氮酶活性是生物固氮研究中的一大突破，这一革新把生物固氮研究推向了一个新的阶段其灵敏度比15N示踪法还要高1000倍，而且方法简单速度快，适于生物固氮方面研究，氮累计法该方法在生物固氮早期研究中成功运用过，但准确率较低。
示踪法：在固氮研究中，目前15N稳定性同位素被认为是最有效而实用的工具。 15N示踪法的灵敏度比常规凯氏定氮法高1000倍，且不需校正因子但其缺点是：（1）15N的价格较昂贵，需用较为复杂的质谱仪测定；（2）测定的手续较繁琐，不易准确定量；（3）其灵敏度较乙炔还原法低1000倍。该方法是用塑料袋先将植物封住，抽出里面的空气，导入高丰度的15N，经过一段时间后取出样本，
用凯氏定氮法消化蒸馏，用Hg2+或CUSO
4作催化剂，把15N转化为15NH
4
，在高真空
中用次溴酸盐将15NH
4转化为15N
2
，直接导入质谱仪中进行分析[5]。
同位素稀释法：同位素稀释质谱法是通过同位素丰度的精确质谱测量和所加入稀释剂的准确称量，求得待测样品中某元素的绝对量，有效地把元素的化学分析转变为同位素测量，因此具有同位素质谱测量的高精度和化学计量的高准确度但其缺点非常明显：（1）需要浓缩同位素，成本高；（2）样品制备复杂，花费时间长，易受污染乙炔还原法1966年，R Schoollhorn和R H Burris以及澳大利亚Murdoch大学的MJDilworth发现固氮酶可以使乙炔还原为另一种气体---乙烯年等用这种方法对自生固氮菌固氮酶提取液大豆根瘤等做了测定也对大豆根瘤进行了测定1968年，乙炔还原法测定活性已成为国际上固氮研究中最重要的测定技术乙炔还原法灵敏度高，比示踪法高1000倍，而且方法简单速度快除此之外，它还可进行生物固氮各方面的研究如自生固氮菌细胞或酶的提取液豆科或非豆科根瘤藻类禾本科植物根际联合固氮等等它可以离体测定，也可以整株活体连续测定或原位测定该方法是将待测材料置于容器中，注满乙炔，反应一定时间后，用气相色谱仪测定乙烯的生成量，以单位时间内一定量样品所产生的乙烯量来表示固氮酶活性此法速度快，灵敏度高这一方法的建立使生物氮研究方法取得了重
要突破[6,7,8]。
15N自然丰度法：自确定用大气中15N丰度作为的标准自然丰度以来，利用固氮植物和非固氮植物利用有效氮源的不同而形成的植物15N丰度的差异来测定生物固氮量，已逐渐成为一种应用范围较广的定量研究生物固氮手段，即自然丰度法这是目前国际上日益受到重视的一种方法，精度和同位素稀释法接近，但成本便宜。
四、联合固氮菌目前的研究进展及未来研究方向
联合固氮菌是固氮生物中重要的类群，在为植物特别是粮食作物提供氮素、降低化肥用量、减少环境污染、维持生态平衡和促进农业可持续发展等方面发挥着重要作用，并因此成为国内外学者研究的热点。由于联合固氮细菌与植物之间是一种松散的结合，未能形成稳定的共生结构，因而受根际土壤因素的影响较大，这也给联合固氮菌的研究带来一些困难。目前联合固氮作用研究主要有以下方面:①联合固氮菌的鉴定及其在植物根部的定位观察。②对联合固氮体系建立过程中的形成机理和根际微生态系统中植物、土壤和细菌三者间的作用机理的阐明。③由于结合态氮是抑制固定大气氮的主要因素，如何获得能高效固氮的耐铵型菌株是亟待解决的问题之一[9]。④联合固氮菌之间的相互关系及协同作用。⑤将联合固氮菌引入禾本科植物根内，诱导植物形成固氮根瘤。⑥固氮能源的供给及组成。虽然联合固氮的固氮效应不及共生固氮高，但其分布广，受益作物多，因此对于非豆科植物而言[11,12]，联合固氮可能成为将来农、林、牧业中潜在的稳定氮源，其生态意义和经济效益都是不可低估的。
五、自生固氮菌目前的研究进展及未来研究方向
有些高等植物与菌根真菌共生形成菌根，非豆科固氮植物固氮能力强，是陆地生态系统中重要的供氮系统，植物内生菌与寄主植物在长期的共同进化过程中形成共生关系[13]。它们通过固氮作用，产生生理活性物质促进宿主对环境的适应，在农业中具有重要的应用潜力。近年来，在甘蔗、玉米中发现了多种具有固氮功能的内生细菌，引起了学术界的高度关注。
这一发现不仅对生物固氮调控有重要意义，也是对基因表达调控的基础研究中的一项重要贡献。它为进一步研究光合和固氮之间的联系，提供了理论基础。
如果固氮微生物体内具有氢酶，可以吸收氢产生的能量。这样，就能提高其
固氮效率而增加产量。
目前，利用基因工程技术转移固氮基因从而使植物表达固氮作用已成为一项世界性的战略课题。许多国家的科学家都在运用现代生物技术从事固氮菌的固氮机理和转移微生物固氮能力等各方面的研究，展现固氮菌生物固氮的前景。针对目前固氮菌研究中存在的问题，目前关于固氮菌的发展主要集中在以下几个方面[14]：
1、改进现有固氮微生物的固氮效率
改变固氮酶作用中的放氢耗能反应。由于固氮作用要消耗一定的能量，即消耗了植物光合作用的产物。因此可以设想，应用基因工程手段，组建菌株，使释放的能量再用于固氮酶的固氮作用[8]。培养菌株，解除抑制固氮酶合成，使固氮菌环境中能结瘤固氮。
2、利用生物工程技术，构建新的固氮微生物
原核生物间的遗传性能转移是比较容易的。应用质粒转移培育高效固氮的根际细菌群，开辟根际细菌转人固氮质粒的研究[15,16]。
3、建立新的共生固氮体系
共生固氮体系是生物界中最有效的固氮组合。固氮作用所需要的能量来自宿主植物的光合作用。固氮产物直接为宿主的氮素营养，共生的两方面相互有利，相互支持。但是，对农、林和牧业生产有价值的共生固氮体系，在自然界中仅限于少数微生物与有限的豆科植物共生。研究扩大根瘤菌的共生范围，使能在其它植物上结瘤固氮。或将固氮基因导入高等植物细胞，创建能固氮的高等植物，自给氮素营养的植物类型是非常有意义的。
4、加强固氮菌遗传工程的研究
从目前的研究现状来看，试图通过基因工程将固氮基因(nif)从豆科植物转移到非豆科农作物中难度比较大，在短期内很难实现，而采用细胞工程方法将根瘤菌导入非宿主农作物细胞内则切实可行[17,18,19]。
5、建立新的共生固氮体系
由于Frankia菌具有对宿主的侵染范围宽、固氮活性比较强和对氨气不敏感等特性，在生物固氮研究中对Frankia茵的研究将更为重要，有可能由此会找到新的突破口。在Frankia菌与农作物之间建立起新的共生固氮体系将具有更大的
可能性[20,21]。
随着生物科学的快速发展和对环境保护的日益重视，固氮菌必将引起更多的关注与研究，固氮微生物在农业发展、环境保护、工业生产等方面的应用将更加深入的展开，人类也将从中获益匪浅[22]。
六、生物固氮的展望
近年来，生物固氮研究发展迅速，已成为一项世界性的战略课题。各国都对其做了大量的研究工作，取得了耀人的成绩。目前，生物固氮已经成为一个多学科的综合性研究项目，分别在分子、细胞、个体和生态等多层次水平上，从微观到宏观不断地展开着探索性研究[23~25]。
从目前的研究现状来看，试图通过基因工程将固氮基因从豆科植物转移到非豆科农作物中难度比较大[26]，在短期内很难实现，而采用细胞工程方法将根瘤菌导人非宿主农作物细胞内则切实可行。除此之外，由于Frankia菌具有对宿主的侵染范围宽、固氮活性比较强和对氨气不敏感等特性，在生物固氮研究中对Frankia茵的研究将更为重要，有可能由此会找到新的突破口。在Frankia菌与农作物之间建立起新的共生固氮体系将具有更大的可能性。另外，高效生物固氮作用机理研究要求生物学、农学、化学、和物理学在固氮酶的结构功能和化学模拟、氮基因表达中铵遏氧敏感、共生结瘤固氮中植物与微生物相互关系的基因表达和调控、结瘤因子的结构和人工合成、固氮根瘤及其宿主植物的基因组学、功能基因组学和蛋白质组学等在分子和原子水平上，从不同方面相互交叉、有机结合，引进新概念、新技术进行综合研究。在21世纪生命科学和生物技术的世纪，相信，生物固氮的研究将会给人类带来巨大的影响，使人们生活更加美好。
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生命科学研究进展 尹强 (江西农业大学理学院，江西南昌，330045) 现代生物技术已进入商品生产的激烈竞争阶段。据在京举行的关于“分子生物学进展”方面的学术报告会透露，美国科学院的院报中，每月的生物论文10倍于数理化天地论文的发表数量。这个数字显示了在当代人们对生命科学发展的重视程度。同样，在商品生产领域也表现出了同样的趋势。如在运用现代生物技术的遗传工程方面，美国每年在该领域投入的研究经费高达100多亿美元，有200多家大生物技术公司从事有关方面产品商品开发，已生产出了多种生物制品。在市场上出售的有人生长激素、胰岛素、调节血压的人肾素，还有乙型肝炎疫苗；可使肿瘤枯萎的生物技术药物已进入临床试验。美国利用遗传工程正在研制生物制品的还有多种，如具有抗癌作用的肿瘤坏死素、能溶解血栓的组织纤维蛋白溶酶活化剂及多种免疫系统调节制剂．科学工作者还正在研制艾滋病疫苗。在现阶段的动物试验中，这种疫苗已使老鼠体内产生了艾滋病抗体，并开始在人体上进行试验。 日本在生物技术方面的研发也不甘落后，该国的科学家把生物技术看成是使日本的技术在2l世纪处于世界领先地位的跳板。日本引进美国的生物技术，派出大量人员去美国学习，同时鼓励本国的科研。日本已研制出促进红细胞形成的血细胞生成素，可用于治疗肾脏疾病。 西欧各国在生物技术方面起步较慢，但在现代制药工业中生物技术却异军突起。他们在单克隆抗体和特异蛋白分子的生产方面处于世界领先地位。一些老企业也利用生物技术生产各种高效酶制剂，用于食品加工和废物处理。还有，他们在细胞融合领域也取得了重要进展，如番茄马铃薯的育成。在开发这类细胞融合技术产品时，除在产品实践方面有所突破外，还在育种理论上有新发现。如他们在研究报告中指出，利用细胞融合技术最有前途的是近亲植物细胞融合，它对提高品种质量效果明显。 俄罗斯生物技术研究也日趋活跃，他们在前苏联时期的研究基础上，先将遗传工程的重点放在农业方面，力图培育出“早熟、高产、营养丰富、能在贫瘠土地上生长的农作物。俄罗斯科学家还存分子生物学和医学生物技术方面进行了卓有成效的研究，在研究离子载体如何穿过细胞膜方面有突破性进展，了解这一点将使人们揭开细胞维持恒定状态的奥秘。 我国在现代生物技术开发方面虽然起步较晚，但发展迅速，在某些项目上已跻身于世界先进行列，引起了国际同行的关注。如存生物医学工程领域的人工器官，新华医院和上海第一结核病防治院共同研制的聚丙烯中空纤维人工肺已在全国推广应用，仅新华医院一家就用了300多例。过去不用人工肺死亡率达50％，现在应用新的人工肺，深低温手术无一例死亡，达到了国际先进水平。上海胸外医院、新华医院、人体代用材料研究所研制的人造血管、膨体心脏修补片已达到国际20世纪80年代水平。特别应提到的是，我周在转基因抗病虫害作物、生物大分子的合成及克隆生物领域取得的成果亦是颇多。我国还参与了人类基因组测序工作，说明我国在该领域占有一席之地。我们还必须进一步加强该领域的研究工作，以缩小与发达国家在生物技术研究开发方面的差距。 1 我国研制成功第二代人造血 查新报告显示，我国第一代人造血在临床应用中，已成功地抢救了400多名伤病员。研究第二代人造血的科研人员，在历时4年的探索中对氟碳人造血的合成、乳化、毒理以及药效等方面做了不少改进，储存期从半年延长到1.5年；它在血管中的半衰期也从原来的10 h延长到19.8h。这将更有利于患者恢复健康。人造血是国际生命科学界，特别是医学界关注的热门课题。第二代人造血是我国上海有机化学研究所、上海劳动卫生职业病防治研究所的科学工作者研制的。对第
第十五章糖酵解 本章主线： 糖酵解 丙酮酸代谢命运 （乙醇发酵乳酸发酵） 糖酵解调控 巴斯德效应 3种单糖代谢 （果糖、半乳糖、甘露糖） 一、糖酵解 糖酵解概述： ●位置：细胞质 ●生物种类：动物、植物以及微生物共有 ●作用：葡萄糖分解产生能量 ●总反应：葡萄糖＋2ADP＋2 NAD＋＋2Pi →2 丙酮酸＋2ATP＋2NADH＋2H＋＋2H2O 具体过程： 第一阶段（投入A TP阶段）： 1分子葡萄糖转换为2分子甘油醛-3-磷酸；投入2分子ATP。 ○1 反应式：葡萄糖+ ATP→葡萄糖-6-磷酸+ADP 酶：己糖激酶（需Mg2+参与） 是否可逆：否 说明： ●保糖机制——磷酸化的葡萄糖被限制在细胞内，磷酸化的糖带有负电荷的磷酰基，可防 止糖分子再次通过质膜。（应用：解释输液时不直接输葡萄糖-6-磷酸的原因） ●己糖激酶以六碳糖为底物，专一性不强。 ●同功酶——葡萄糖激酶，是诱导酶。葡萄糖浓度高时才起作用。 ○2 反应式：葡萄糖-6-磷酸→果糖-6-磷酸 酶：葡萄糖-6-磷酸异构酶 是否可逆：是 说明：
●是一个醛糖－酮糖转换的同分异构化反应（开链?异构?环化） ●葡萄糖-6-磷酸异构酶表现出绝对的立体专一性 ●产物为α-D-呋喃果糖-6-磷酸 ○3 反应式：果糖-6-磷酸+ATP→果糖-1，6-二磷酸+ADP 酶：磷酸果糖激酶-I 是否可逆：否 说明： ●磷酸果糖激酶-I的底物是β-D-果糖-6-磷酸与其α异头物在水溶液中处于非酶催化的快 速平衡中。 ●是大多数细胞糖酵解中的主要调节步骤。 ○4 反应式：果糖-1，6-二磷酸→磷酸二羟丙酮+甘油醛-3-磷酸 酶：醛缩酶 是否可逆：是 说明： ●平衡有利于逆反应方向，但在生理条件下，甘油醛-3-磷酸不断地转化成丙酮酸，大大 地降低了甘油醛-3-磷酸的浓度，从而驱动反应向裂解方向进行。 ●注意断键位置：C3-C4 ○5 反应式：磷酸二羟丙酮→甘油醛-3-磷酸 酶：丙糖磷酸异构酶 是否可逆：是 说明： ●葡萄糖分子中的C-4和C-3 →甘油醛-3-磷酸的C-1； 葡萄糖分子中的C-5和C-2 →甘油醛-3-磷酸的C-2； 葡萄糖分子中的C-6和C-1 →甘油醛-3-磷酸的C-3。 ●缺少丙糖磷酸异构酶，将只有一半丙糖磷酸酵解，磷酸二羟丙酮堆积。 第二阶段（产出A TP阶段）：此阶段各物质的量均加倍 2分子甘油醛-3-磷酸转换为2分子丙酮酸；产出4分子ATP ○6 反应式：甘油醛-3-磷酸+NAD++Pi→1，3-二磷酸甘油酸+NADH+H+ 酶：甘油醛-3-磷酸脱氢酶 是否可逆：是 说明： ●酵解中唯一一步氧化反应。是一步吸能反应，与第7步反应耦联有利于反应进行。 ●NAD+是甘油醛-3-磷酸脱氢酶的辅酶 ●1,3-二磷酸甘油酸中形成一个高能酸酐键。 ●无机砷酸（AsO43-）可取代无机磷酸作为甘油酸- 3-磷酸脱氢酶的底物，生成一个不稳
生物固氮研究的前沿介绍（李季伦） 氮是构成生物的主要元素之一，但分子态 N2却不能被生物直接利用，只有氨态氮(NH4+)才能掺入细胞内各种含氮的有机化合物中，其中包括重要的生物大分子——蛋白质和核酸。动植物本身都没有将N2还原成NH3的能力，但是有些原核生物的细 菌和古菌(并非全部)却有这种能力，称为生物固氮。化学合成氨和生物固氮都是将N2还原成 NH3。 由于N2分子之间是三键，即 N≡N，键能高，需要很高的能量才能将N≡N打开，化学合成氨必须在高温(350O C)和高压(500大气压)并以 Fe2+做催化剂时才能将 N2加3H2还原成2NH3，不但消耗大量不可再生的能源，而且要在耐高温高压的设备中进行，成本高；生产过程中排出的大量 CO2，增加了温室效应。此外，农业生产大量施用化学氮肥(铵盐或尿素)会造成土壤板结，且被植物有效利用的还不到40％，其余的有些在土壤中矿化固着，有些被土壤中的硝化细菌氧化成亚硝酸和硝酸，随水流入江河、湖泊和渗入地下水，造成水质污染；或在脱氮反硝化细菌的作用下释放出 N2而回归大气中。生物固氮也要消耗固氮菌氧化碳水化合物所产生的高能化合物，即 ATP，但这种反应是固氮菌细胞内的固氮酶在常温常压下催化完成的，是清洁的天然氮肥厂。固氮菌种类各异，在不同的生态条件下，生活着不同类型的固氮菌。有的可侵入豆科植物或某些非豆科树木的根部形成根瘤，根瘤菌栖居在根瘤内，依靠宿主植物光合作用合成的可再生的能源将 N2固定成氨，随即生成氨基酸，提供宿主植物以有机氮源，两者形成互利的共生关系，称为共生固氮。共生固氮的效率很高，其固氮量可高达10—15公斤氮素／每亩／每年。因此栽培豆科作物只需使用少量种肥，可以节约大量化学氮肥。但是共生固氮的宿主植物范围有限，非豆科的粮食作物(如水稻、小麦、玉米等禾本科植物)、棉花、大多数果树和蔬菜等，都没有与之共生的固氮菌，尽管在土壤中也自由生活着各式各样的固氮菌，但由于受种种因素(如土壤中缺乏可被利用的能源或含氮量较高等)的限制，它们的固氮效率不高，为植物提供的氮素很少，特别是当土壤中含化合态氮(如铵盐或硝酸盐)较高时，自生固氮菌便停止固氮，而利用土壤中存留的氮源进行生长繁殖，并未增加土壤中的含氮量。在原始森林和草原的土壤中和海洋里生活的固氮菌，由于环境中含氮量低，可固定较多的氮素，提供植物生长的需要。 由以上所介绍的生物固氮的知识，我们不禁要问： 第一、为什么只有某些原核的细菌和古菌才能固氮，而真核的真菌和高等动植物都不能固氮?目前己知这是不同生物的遗传性决定的。凡是固氮菌 都有与固氮有关的基因，特别是编 图1 奇形怪状的细菌 图2 银合欢根瘤菌 图3 根瘤菌
四、名词解释 1．两性离子（dipolarion） 2．米氏常数（Km值） 3．生物氧化（biological oxidation） 4．糖异生(glycogenolysis) 5．必需脂肪酸（essential fatty acid） 五、问答 1．简述蛋白质变性作用的机制。 2．DNA分子二级结构有哪些特点？ 5．简述tRNA在蛋白质的生物合成中是如何起作用的？ 四、名词解释 1.两性离子：指在同一氨基酸分子上含有等量的正负两种电荷，又称兼性离子或偶极离子。 2．米氏常数（Km值）：用Ｋm值表示，是酶的一个重要参数。Ｋm值是酶反应速度（V）达到最大反应速度（Vmax）一半时底物的浓度（单位M或mM）。米氏常数是酶的特征常数，只与酶的性质有关，不受底物浓度和酶浓度的影响。 3．生物氧化：生物体内有机物质氧化而产生大量能量的过程称为生物氧化。生物氧化在细胞内进行，氧化过程消耗氧放出二氧化碳和水，所以有时也称之为“细胞呼吸”或“细胞氧化”。生物氧化包括：有机碳氧化变成CO2；底物氧化脱氢、氢及电子通过呼吸链传递、分子氧与传递的氢结成水；在有机物被氧化成CO2和H2O的同时，释放的能量使ADP转变成ATP。 4．糖异生：非糖物质（如丙酮酸乳酸甘油生糖氨基酸等）转变为葡萄糖的过程。 5．必需脂肪酸：为人体生长所必需但有不能自身合成，必须从事物中摄取的脂肪酸。在脂肪中有三种脂肪酸是人体所必需的，即亚油酸，亚麻酸，花生四烯酸。 五、问答 1. 答： 维持蛋白质空间构象稳定的作用力是次级键，此外，二硫键也起一定的作用。当某些因素破坏了这些作用力时，蛋白质的空间构象即遭到破坏，引起变性。 2．答： 按Watson-Crick模型，DNA的结构特点有：两条反相平行的多核苷酸链围绕同一中心轴互绕；碱基位于结构的内侧，而亲水的糖磷酸主链位于螺旋的外侧，通过磷酸二酯键相连，形成核酸的骨架；碱基平面与轴垂直，糖环平面则与轴平行。两条链皆为右手螺旋；双螺旋的直径为2nm，碱基堆积距离为0.34nm，两核酸之间的夹角是36°，每对螺旋由10对碱基组成；碱基按A=T，G≡C配对互补，彼此以氢键相连系。维持DNA结构稳定的力量主要是碱基堆积力；双螺旋结构表面有两条螺形凹沟，一大一小。
高级动物生化试题 问答题： 1. 简述非编码RNA（non-coding RNA）的种类、结构特点及其主要功能。 非编码RNA的种类结构和功能 1tRNA转运RNA（transfer RNA，tRNA） 结构特征之一是含有较多的修饰成分，核酸中大部分修饰成分是在tRNA中发现的。修饰成分在tRNA分子中的分布是有规律的，但其功能不清楚。5’末端具有G（大部分）或C。3’末端都以ACC的顺序终结。有一个富有鸟嘌呤的环。有一个反密码子环，在这一环的顶端有三个暴露的碱基，称为反密码子（anticodon）.反密码子可以与mRNA链上互补的密码子配对。有一个胸腺嘧啶环。tRNA具有三叶草型二级结构以及“L”型三级结构，tRNA 的不同种类及数量可对蛋白质合成效率进行调节。tRNA负责特异性读取mRNA中包含的遗传信息，并将信息转化成相应氨基酸后连接到多肽链中。 tRNA为每个密码子翻译成氨基酸提供了结合体，同时还准确地将所需氨基酸运送到核糖体上。鉴于tRNA在蛋白质合成中的关键作用，又把tRNA称作第二遗传密码。tRNA还具有其他一些特异功能，例如，在没有核糖体或其他核酸分子参与下，携带氨基酸转移至专一的受体分子，以合成细胞膜或细胞壁组分；作为反转录酶引物参与DNA合成；作为某些酶的抑制剂等。有的氨酰-tRNA还能调节氨基酸的生物合成。 2rRNA核糖体RNA（ribosomal RNA, rRNA） 核糖体RNA是细胞中最为丰富的RNA，在活跃分裂的细菌细胞中占80%以上。
他们是核糖体的组分，并直接参与核糖体中蛋白质的合成。核糖体是rRNA 提供了一个核糖体内部的“脚手架”，蛋白质可附着在上面。这种解释很直接很形象，但是低估了rRNA在蛋白质合成中的主动作用。较后续的研究表明，rRNA并非仅仅起到物理支架作用，多种多样的rRNA可起到识别、选择tRNA以及催化肽键形成等多种主动作用。例如：核糖体的功能就是,按照mRNA的指令将氨基酸合成多肽链。而这主要依靠核糖体识别tRNA 并催化肽键形成而实现。可以说核糖体是一个大的核酶( ribozyme)。而核糖体的催化功能主要是由rRNA来完成的,蛋白质并没有直接参与。 3 tmRNA tmRNA主要包括12个螺旋结构和4个“假结”结构，同时还包括一 个可译框架序列的单链RNA结构。tmRNA中H1由5’端和3’端两个末端形成，与tRNA的氨基酸受体臂相似。H1和H2的5’部分之间有一个由10-13nt 形成的环，类似tRNA中的二氢尿嘧啶环，称为“D”环。H3和H4，H6和H7，H8和H9，H10和H11之间分别形成Pk1，pK2，pK3，pK4。H4和H5之间则由一段包含编码标记肽ORF的单链RNA连接。H12由5个碱基对和7nt 形成的环组成，类似tRNA中的TΨC臂和TΨC环，称为“T”环。tmRNA 结构按照功能进行划分可分为tRNA类似域（TLD）和mRNA类似域（MLD），TLD主要包括H1,H2,H12,“D”环和“T”环，MDL则包括ORF和H5，这两部分分别具有类似tRNA和mRNA的功能。tmRNA是一类普遍存在于各种细菌及细胞器（如叶绿体，线粒体）中的稳定小分子RNA。它具有mRNA分子和tRNA分子的双重功能，它在一种特殊的翻译模式——反式翻译模式中发挥重要作用。同时，它与基因的表达调控以及细胞周期的调控等生命过程密切相关，是细菌体内蛋白质合成中起“质量控制”的重要分子之一。识别翻译或读码有误的核糖体，也识别那些延迟停转的核糖体，介导这些有问
生物固氮的原理、应用及研究进展 摘要：生物固氮是自然生态系统中氮的主要来源全球生物固氮的量是巨大的，海洋生态系统每年生物固氮量在四百万吨到两千万吨，陆地生态系统生物固氮量在九百万吨到一千三百万吨，而工业固氮量在世纪年代中期每年约为一千三百万吨。可见，生物固氮在农林业生产和氮素生态系统平衡中的作用很大我国农民利用豆科植物固氮肥田历史悠长，直至现在仍保留着豆科植物和非豆科植物轮作套作和间作等耕作制度国外也十分重视固氮生物在农业中的作用。 关键词：生物固氮；联合固氮菌；自生固氮菌 一、生物固氮的原理 1982年，Postage 以肺炎克氏菌为例提出一个固氮酶催化机理模式，至今 仍被广泛采用其总反应式为：N 2 + 6H+ + nMg-ATP +6e-(酶)→2NH 3 +nMg-ADP+nPi 固氮微生物的固氮过程是在细胞内固氮酶的催化作用下进行的不同固氮微生物的固氮酶，其催化作用的情况基本相同在固氮酶将还原成的过程中，需要e和H+，还需要ATP提供能量生物固氮的过程十分复杂[1]，简单地说，即在ATP提供 能量的情况下，e和H+通过固氮酶传递给N 2，使它们还原成NH 3 ，而乙炔和N 2 具 有类似的接受e还原成乙烯的能力。 二、固氮微生物的种类 固氮微生物多种多样，不同的划分标准满足了不同的要求。从它们的生物固氮形式来分，有自生固氮、联合固氮、和共生固氮3种。 ①自生固氮微生物是指能够在自由生活状态下固氮的微生物总称。在自然界，自生固氮微生物种类很多，分散地分布在细菌和蓝细菌的不同科、属和不同的生理群中；并大致可以分为光合细菌和非光合细菌两类。前者如红螺菌、红硫细菌和绿硫细菌等，其中的某些种类可与其它微生物联合而相互有利；后者的种类很多。根据非光合细菌的自生固氮菌对氧的需求，可以分为厌氧的细菌如梭状芽胞杆菌[2]；需氧细菌如自生固氮菌、贝捷林克氏固氮菌、固氮螺菌等；以及兼性细菌如多粘芽胞杆菌、克鲁伯氏杆菌、肠杆菌等。自生固氮微生物中的某些种类，在有些情况下可以与植物进行联合固氮。 一般地，自生固氮微生物固定的氮素满足本身生长繁殖需要以后就不再固氮了，多余的氮反过来会抑制它们自身的固氮系统。同时，它们固氮效率也比较低。
新疆农业大学 专业文献综述 题目: 姓名: 学院: 专业: 班级: 学号: 指导教师: 职称: 教师 20 年月日 …………大学教务处制
生物技术在军用食品中的应用与展望 摘要：本文综述了基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等生物工程技术在军用食品中的应用前景。由生物技术催生的军用食品新材料和新技术，主要包括功能食品基础原料、新型抑菌防腐材料、包装材料、食品添加剂及军用食品快速安全检测技术等。生物技术可有效改善食品品质和营养结构，促进军用食品由营养型向功能型转变。军用食品的未来将在生物技术的集成与耦合中创新发展。 关键词：生物技术；军用食品；功能基础原料；集成与耦合 20世纪70年代后期，随着DNA重组技术(recombinant technology of DNA)的诞生，以基因工程为核心内容，包括细胞工程、酶工程和发酵工程的生物技术应势而生。生物技术集合了分子生物学、生物化学、应用微生物学、化学工程、发酵工程、酶工程和电子计算机等诸多学科的最新科学成就，有助于解决食品、医药、化工、农业、环保、能源和国防等领域的资源紧缺难题，因此被列入当今世界七大高新技术之一，引起了世界各国的极大关注[1]。 生物技术最初源于传统的食品发酵，并首先在食品加工中得到广泛应用。如改良面包酵母菌种，就是基因工程应用于食品工业的第一个例子。基本原理是：将具有较高活性的酶基因转移至面包酵母菌(Saccharomycescer cvisiae)，进而使生产菌中麦芽糖透性酶(mal to s epermease)及麦芽糖酶(maltase)的含量与活性高于普通面包酵母，使面团在发酵时产生大量的CO2，形成膨发性能良好的面团，从而提高面包的质量和生产效率。又如制造干酪的凝乳酶，过去的凝乳酶是从小牛胃中提取的，为了满足世界干酪的生产需求，每年全世界大约需要宰杀5000万头小牛。基因工程技术诞生后，通过把小牛胃中的凝乳酶基因转移至大肠杆菌(E.coli)或酵母中，即可通过微生物发酵方法生产凝乳酶，最后经过基因扩增，保证了干酪生产对凝乳酶的需求[1]。此外，酶法转化或酶工程的应用，也能有效改造传统的食品工业。因此，采用生物技术，不仅可以改良食品工业中原料和材料的品种，提高和改善食品工业酶的稳定性，而且还可解决食品资源紧缺难题。 随着科学技术的发展和高技术装备的应用，未来战争作战半径增大、节奏加快，作战人员智能、体能消耗突出，这对军用食品的发展提出了更高要求[2]。通过军用功能食品可快速调节士兵体能，全面提高
联合固氮菌研究进展 田颖1,陈萍2 (1.陕西科技大学,陕西西安710016;2.陕西省仪祉农业学校,陕西咸阳712000) 摘要 过量施用化学肥料,对维持生态平衡和保护环境不利,微生物肥料具有长效、无毒、无污染、节约能源、成本低等特点,可弥补化学肥料的不足,因此,生物固氮引起各国科学家的关注。通过阐述联合固氮菌的研究现状、进展及相关技术,为研究者提供相关的参考。关键词 联合固氮菌;联合固氮作用;进展 中图分类号 Q936 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2005)11-2131-03 R esearch on the Improvem ent of Associative N itrogen Fixation B acteria TIAN Ying et al (Shanxi University of Science&T echn ology,X ian,Shanxi710016) Abstract It is n ot g ood to retain ecologic balance and protect environm ent under over use of chem ical fertilizer.T he m icrobiological fertilizer,which has s o m any advances,such as the long effectiveness,n o toxic and n o pollution etc,can give support to chem ical fertilizer.S o biological fixation of nitrogen has been paid attention to by scientists. K ey w ords Ass ociative nitrogen fixation bacteria;Research progress 人类当前面临的最紧迫的问题是:粮食短缺、环境污染、能源枯竭。对生物固氮各环节的了解有助于解决上述问题。联合固氮作用在自然界广泛存在,对该体系的深入研究和探讨对于开发非豆科植物的固氮潜力具有重要意义。 1 联合固氮菌的概念及研究意义 20世纪70年代,巴西学者D bereiner从热带禾本科牧草雀稗根际分离获得雀稗固氮菌(Azotobacter paspali),并提出根际联合固氮的概念,认为根际中存在一类自由生活的能固氮的细菌,定殖于植物根表或近根土壤,部分则能侵入植物根的皮层组织或微管中,靠根系分泌物生存繁殖,与植物根系有密切关系,但不与宿主形成特异分化结构,并将植物与细菌之间的这种共生关系称为联合共生固氮(Ass ociative symbi2 otic nitrogen fixation),现称为联合固氮作用[1]。这种固氮作用在自然界广泛存在,是介于根际自生固氮和结瘤固氮之间的过渡类型。继D bereiner等人的发现之后,又发现许多具有重要经济价值的非豆科作物如:甘蔗、水稻、玉米、棉花、牧草等存在明显的生物固氮现象,这引起人们对非豆科植物生物固氮的极大关注。进入21世纪,人类社会普遍面临粮食、人口、环境、能源、资源等问题的困扰,加之目前化肥用量不断增加,土壤肥力日趋下降,如何保持农业生态环境的良好循环已成为当今世界现代农业的一个重大课题,在此背景下根际联合固氮作用逐渐显出其特殊的意义。 2 联合固氮菌种类 联合固氮的种类和分布非常广泛,从禾本科作物到木本植物以及竹子的根际中都有发现。其中研究的较为普遍和深入的有:雀稗固氮菌(Azolobacter paspali)、粪产碱菌(Alcali2 gens f accalis)、肺炎克雷伯氏菌(K oeb siella pneumonia)、印度拜叶林克氏菌(Beijerinckia india)、德氏拜叶林克氏菌(Bderxii)、弗李明拜叶林克氏菌(Bflumnensis)、多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa)、梭菌属(Clo stridium)、德克氏菌属(Derxia)、阴沟肠杆菌(E cloacae)、凝聚肠杆菌(E agglomerans)、草生欧文氏菌(Erwoma herbicola)、稻草杆菌(Flavobacterium oryzae sp now)、生脂刚螺菌(Azo spirillum lipo ferum)、假单孢菌(P seudomonas sp)等。 作者简介 田颖(1971-),女,陕西西安人,硕士,讲师,从事微生物学的教学与研究工作。 收稿日期 2005208216 根据生理生态特征联合固氮菌大致可分成为3类:根际固氮菌、兼性内生固氮菌、专性内生固氮菌[2]。 2.1 根际固氮菌 根际固氮菌指定殖于根表的所有固氮细菌。这类细菌不仅为植物提供氮素营养,其促进植物生长的主要原因在于产生的激素影响了植物的生理过程。这类固氮菌主要包括雀稗固氮菌(Azotobacter paspali)、拜叶林克氏菌(Beijerinckia spp)等。 2.2 内生固氮菌 内生固氮菌是指那些定殖在植物根内而与宿主植物联合固氮的固氮菌。它们的来源之一是种子和无性繁殖材料(块根、块茎等)。另一个来源是根围和叶围,其中主要是根围。根据内生固氮菌的特点不同,又可分为兼性内生固氮菌和专性内生固氮菌2类。 2.2.1 兼性内生固氮菌。这类固氮菌既能在根内也能在根表和土壤中定殖,主要为固氮螺菌属(Azo spirillum)的细菌。该属细菌分布广泛,能与许多寄主联合固氮,目前已分离鉴定出的有5个种:产脂固氮螺菌(A.lipo ferum)、巴西固氮螺菌(A.brasilense)、亚马逊固氮螺菌(A.amazomense)、伊拉克固氮螺菌(A.irankense)、高盐固氮螺菌(A.haloprae ferens)。 2.2.2 专性内生固氮菌。这类固氮菌在土壤中不能生存或生存能力很差,主要存在于植物组织内。它们可为宿主提供相当数量的氮素。这类细菌主要从寄主植物的自然开口(排水口、气孔、皮孔)、根表皮裂细胞或次生根形成点细胞间隙感染植物,经木质部扩散至植株上部。该类群包括重氮醋酸固氮菌(Acetobacter diazotrophicus)、固氮弧菌(Azoarus spp.)、草螺菌属(H erbaspirillum spp)、红苍白草螺菌(H erbaspirillum rubrisubalbicans)和伯克霍尔德氏菌(Burkholderia spp.)。 3 几种联合固氮细菌的特征 3.1 重氮营养醋杆菌(Acetobacter diazotrophicus) 重氮营养醋杆菌是Dǒbereiner1988年从甘蔗当中分离得到的[3],其固氮酶活性很高,可为甘蔗提供60%的氮素。该菌是严格的专性内生菌,大量存在于甘蔗的根茎叶当中,主要与富含糖分并以茎节或块根作为繁殖材料的植物,如甘蔗、甘薯、紫花狼尾草等共生。重氮营养醋杆菌为好气性杆菌,尾部圆形,革兰氏阴性,具1～3条鞭毛,以N2为唯一氮源,高浓度(10%)蔗糖是其生长和固氮的最好碳源,在蔗糖浓度高达30%时仍可生长,生长过程中会产酸,甚至使环境的pH值达3.0以 安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2005,33(11):2131-2133 责任编辑 罗芸 责任校对 罗芸
第11章RNA合成 本章概念总结： 1、遗传学中心法则： 2、转录： 3、模板链： 4、编码链： 5、核心酶： 6、RNA聚合酶： 7、启动子： 8、内含子： 9、外显子： 10、终止因子： 11、核酶： 12、剪接体： 13、RNA加工过程： 14、RNA剪接： 15、转录因子： 16、操纵子： 17、操纵基因： 18、结构基因： 19、基因： 20、阻遏物： 21、衰减作用： 希望同学们明确以上概念的含义，加油！！！ 一、转录概述： 蛋白质合成不是直接由DNA指导的，而是通过一个中介物mRNA实现的。所有的RNA都可与DNA的互补序列杂交，即所有的RNA都是从DNA模板转录来的。要注意：DNA复制要求染色体两条链同时进行完全复制，而遗传信息的表达却只是基因组中某些单链区域。转录就是将遗传信息由DNA转给RNA，也叫作RNA合成。转录的模板只是双链DNA中的某一条链，能作为模板的链称为模板链，互补链叫做编码链。从DNA到RNA的转录是由RNA聚合酶催化的。 同时，请同学们注意RNA合成和DNA复制之间存在的差别： ① RNA合成的底物是核糖核苷三磷酸； ②在RNA中，尿嘧啶与腺嘌呤配对； ③ RNA合成不需要一个预先存在的引物； ④ RNA合成的选择性非常强，只有基因中很小的一部分被转录。 二、RNA聚合酶 大肠杆菌RNA聚合酶的核心酶是由5个蛋白亚基组成的，分别被命名为β，βˊ，α（2个）和ω亚基。其中β亚基是催化亚基。 请注意：RNA聚合酶全酶还含有第6个亚基，称之σ亚基（也称为ζ因子），与核心的RNA聚合酶瞬时结合，其功能是识别模板上的启动子，使RNA聚合酶与启动子结合。一旦延伸开始σ亚基就脱离聚合酶。 三、转录起始
生物固氮及其发展前景 摘要：本论文主要介绍生物固氮概念、固氮微生物及其种类和生物固氮发展前景。 关键词：生物固氮固氮微生物固氮生化机制生物固氮展望 引言：生物固氮是一个具有重大理论意义和实用价值的生化过程。生物固氮反应是一种及其温和及零污染排放的生化反应，它比人类发明的化学固氮有这无比的优越性，因后者需要消耗大量的石油原料和特殊的催化剂，并须要在高温（~300℃）、高压（~300个大气压）下进行。此外，若不合理地使用氮肥，还会降低农产品的质量，破坏土壤结构和降低肥力，以及造成坏境污染（如湖泊的水华和海洋的赤潮）等恶果。我国在近半个世纪当中，化肥产量猛增近6000倍，其有害影响已不断出现。因此，我们应深刻认识到，只有深入研究、开发和利用固氮微生物，才能更好的发展生态农业和达到土地可持续利用的战略目标。如果把光合作用旱作是地球上最重要的生化反应，则生物固氮作用便是地球上仅次于光合作用的生物化学反应，因为它为整个生物圈中一切生物的生存和繁荣发展提供了不可或缺和可持续供应的还原态氮化物的源泉。 内容：⒈生物固氮定义：指大气中的分子氮通过微生物固氮酶的催化而还原成氨的过程，生物界中只有原核生物才具有固氮能力。 ⒉固氮微生物的种类 ⒉1 自生固氮菌
⒉⒈1好氧：化能异养、化能自养、光能自养 ⒉⒈2兼性厌氧：化能异养、光能异样 ⒉⒈3厌氧：化能异养、光能自养 ⒉2 共生固氮菌 ⒉⒉1根瘤：豆科植物、非豆科被子植物 ⒉⒉2植物：地衣、满江红 ⒉3 联合固氮菌 ⒉⒊1根际（热带、温带） ⒉⒊2叶面 ⒉⒊3动物肠道 ⒊固氮的生化机制 ⒊1生物固氮反应的6要素 ⒊⒈1ATP的供应由于N≡N分子中存在3个共价键，故要把这种极端的分子打开就得花费巨大能量。固氮过程中把N2还原成2NH3时消耗的大量ATP(N2:ATP=1:(18~24)是由呼吸、厌氧呼吸、发酵或光合磷酸化作用提供的。 ⒊⒈2还原力[H]及其传递载体固氮反应中所需大量的还原力（N2︰[H]=1︰8)必须以NAD（Ｐ）Ｈ＋Ｈ﹢的形成提供。[Ｈ]由低电势的电子载体铁氧还蛋白(ｆｅｒｒｅｄｏｘｉｎ，一种硫铁蛋白)或黄素氧还蛋白（Ｆｌｄ，一种黄素蛋白）传递至固氮酶上。 ⒊⒈３固氮酶固氮酶是一种复合蛋白，由固二氮酶还原酶两种相互分离的蛋白构成，它们对氧都高度敏感。固二氮酶是一种含铁
食品生物化学试题一 一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干前的括号内。本大题共20小题，每小题1分，共20分）（）1.用凯氏定氮法测定乳品蛋白质含量，每克测出氮相当于（）克蛋白质含量。 A.0.638 B.6.38 C.63.8 D.638.0 （）2.GSH分子的作用是（）。 A.生物还原 B.活性激素 C.营养贮藏 D.构成维生素 （）3.蛋白变性后（）。 A.溶解度降低 B.不易降解 C.一级结构破坏 D.二级结构丧失 （）4.破坏蛋白质水化层的因素可导致蛋白质（）。 A.变性 B.变构 C.沉淀 D.水解 （）5.（）实验是最早证明DNA是遗传物质的直接证据。 A.大肠杆菌基因重组 B.肺炎链球菌转化 C.多物种碱基组成分析 D.豌豆杂交 （）6.紫外分析的A260/A280比值低，表明溶液中（）含量高。 A.蛋白质 B.DNA C.RNA D.核苷酸 （）7.DNA生物合成的原料是（）。 A.NTP B.dNTP C.NMP D.dNMP （）8.据米氏方程,v达50%Vmax时的底物浓度应为（）Km。 A.0.5 B.1.0 C.2.0 D.5.0 （）9.竞争性抑制剂存在时（）。 A.Vmax下降, Km下降 B.Vmax下降, Km增加 C.Vmax不变, Km增加 D.Vmax不变, Km下降 （）10.维生素（）属于水溶性维生素。 A.A B.B C.D D.E （）11.糖代谢中,常见的底物分子氧化方式是（）氧化。
A.加氧 B.脱羧 C.脱氢 D.裂解 （）12.每分子NADH+H+经呼吸链彻底氧化可产生（）分子ATP。 A.1 B.2 C.3 D.4 （）13.呼吸链电子传递导致了（）电化学势的产生。 A.H+ B.K+ C.HCO3- D.OH- （）14．（）是磷酸果糖激酶的变构抑制剂。 A.ATP B.ADP C.AMP D.Pi （）15.动物体内,（）很难经糖异生作用转变为糖。 A.氨基酸 B.核苷酸 C.有机酸 D.脂肪酸 （）16.核糖可来源于（）。 A.EMP B.TCAc C.HMP D.乙醛酸循环 （）17.脂肪酸β–氧化主要产物是（）。 A.CO2 B.乳酸 C.丙酮酸 D.乙酰辅酶A （）18.生物膜中含量最多的脂类为（）。 A.甘油三酯 B.甘油二酯 C.糖脂 D.磷脂 （）19.人体嘌呤降解的终产物是（）。 A.尿素 B.尿酸 C.尿囊素 D.尿囊酸 （）20.基因上游,可被RNA聚合酶识别并特异结合的DNA片段称（）。 A.起点 B.启动子 C.外显子 D.内含子 二、多项选择题(在每小题4个备选答案中选出二到4个正确答案，并将正确答案的序号填入题中的括号内，错选、多选、漏选均不得分。本大题共20小题，每小题1分,共20分) ( )1.以下各氨基酸中,属于人体必须氨基酸的是( )。 A.Phe B.Lys C.Trp D.Thr ( )2.出现在球蛋白表面频率较低的氨基酸是( )。 A.Ala B.Leu C.Pro D.Arg ( )3.引起蛋白质沉淀的因素有( )。 A.高温 B.生物碱试剂 C.稀盐溶液 D.金属离子
第一章生命大分子物质的制备 某一骨骼肌的无细胞粗抽提液每毫升含蛋白质32mg，在适宜条件下，10／-l该抽提液以每分钟O．14,umol 的速度催化一个反应。用硫酸铵沉淀法分级分离50ml上述抽提液，将饱和度为20% - 40%的沉淀物重新溶于10ml溶液中，测得其蛋白质含量为50rng/m1’取ioy.i该溶液催化一反应，其速度为每分钟o．65弘mol。试计算纯化倍数和回收率。(2. 97，92.8%) 第二章沉淀法 1．兔肌醛缩酶的p常数与盐析常数（在离子强度为摩尔浓度时）分别为6.30和2. 84。试求硫酸铵浓度分别为2mol/L、3mol/L时的溶解度。(4.2mg/ml，6.03 X10-3 mg/ml) 2．含25%硫酸铵饱和度的细胞色素c溶液150ml，需加多少克硫酸铵或多少毫升饱和硫酸铵溶液，才能使其达55%饱和度? (28. 95g, 100ml) .10．某一蛋白质的盐析范围为饱和硫酸铵30%-60%，试简述具体操作（若有500ml盐析液）。 第三章吸附层析 7. 利用薄层层析如何确定蛋白质的纯度？ 第四章疏水层析 1．疏水作用层析的固定相和流动相与普通吸附层析有何区别？为什么？(P63 , T1) 第五章离子交换层析 1．离子交换剂由哪几部分组成？何为阳离子和阴离子交换剂？ 2．弱酸性和弱碱性的纤维素离子交换剂分别适宜在哪些pH范围内应用？为什么？ 7．影响离子交换剂膨胀度的因子有哪些？其中哪个为关键因子？为什么？ 8．在层析柱中污染杂质后应如何处理？为什么某些亲水性离子交换剂在含乙醇的乙酸盐溶液中可以防止微生物污染？ 9．试设计利用离子交换剂分离一种含等电点分别为4．0、6.0、7.5和9.0的蛋白质合液的方案，并简述理由。并绘制洗脱曲线。 10．梯度溶液的变化速率、交换剂的膨胀程度、装柱的均匀度等因子，对样品的分辨率有何影响？11．梯度溶液的变化速率是受哪些因素控制的？试举例说明如何借助速率变化来提高分离效果？13．用离子交换剂测定蛋白质的等电点时，为什么一定要用强性离子交换剂？
禾本科植物联合固氮研究及其应用现状展望 3 张丽梅 方 萍 33 朱日清 (浙江大学环境与资源学院,杭州310029) 【摘要】 综述了近年来从禾本科植物体内和根际发现的内生固氮菌和根际固氮菌的种类、特征及对宿主 的促生机理,以及固氮菌接种剂在农业生产中的应用现状和存在的问题,指出影响联合固氮菌接种效果的主要因素有土著微生物的竞争;植物基因型差异和环境条件的变化,如结合态氮(氨、亚硝酸盐、硝酸盐等)对固氮酶的合成阻遏和较高的氧分压对联合固氮菌的固氮效率影响.提出了发掘和利用禾本科植物的生物固氮潜力的努力方向:从自然界分离筛选获得广谱高效固氮菌株;应用基因工程构建耐铵、泌铵型联合固氮菌;诱导禾本科植物形成固氮根瘤;充分发挥植物内生固氮菌的优势. 关键词 禾本科植物 联合固氮 根际固氮菌 内生固氮菌文章编号 1001-9332(2004)09-1650-05 中图分类号 Q945179文献标识码 A R ecent advances in research and application of associated nitrogen 2f ixation with graminaceous plants.ZHAN G Limei,FAN G Ping ,ZHU Riqing (College of Environmental and Resource Sciences ,Zhejiang U niversity ,Hangz hou 310029,China ).2Chin.J.A ppl.Ecol .,2004,15(9):1650～1654. The category ,characteristic of diazotrophs isolated from inside and/or rhizosphere of graminaceous plants in re 2cent year and the mechanism of the promoting effects on their host plant were reviewed in this paper.The cur 2rent status of application of associative nitrogen 2fixation inoculants and the problems in inoculation were dis 2cussed.It was indicated that the main factors influencing the effects of inoculants include the competition of in 2digenous micro 2organism with inoculants for nutritions and energy ,difference of host plant genotypes in associa 2tive relationship ,and variance of environmental conditions such as the concentration of ammonium in soil solution and the oxygen partial pressure in soil air.The trends of future research in this field were prospected ,for exam 2ple ,to isolate and identify the high nitrogen fixing efficiency strains with wider environmental adaptability ,to create associative nitrogen fixing bacteria strain which is able to bear or endure higher concentration of ammoni 2um by gene engineering technique ,to induce graminaceous plant forming root nodule for nitrogen fixation and to exert the predominance of endophytic diazotrophs. K ey w ords Graminaceous plants ,Associative nitrogen fixation ,Rhizosphere diazotrophs ,Endophytic dia 2zotrophs. 3国家自然科学基金资助项目(30070443). 33通讯联系人.Tel :0571286980595;E 2mail :pfang @https://www.doczj.com/doc/1a18150957.html, 2003-05-31收稿,2003-12-11接受. 1 引 言 生物固氮研究已有百余年历史,而作为其中的一个重要分支———联合固氮的研究,则只有几十年的历程.1958年, D bereiner 和Ruschei 等[3]首次从热带甘蔗的根际分离到固 氮细菌:拜叶林克氏菌(Beijerinckia f luminensis ),并证实禾本科植物同样存在生物固氮潜能.1975年,D bereiner [19]实验再次发现与禾本科植物联合共生的固氮菌:固氮螺菌(A 2 zospirillum ),并提出根际联合固氮的概念,认为根际中存在 一类自由生活的能固氮的细菌,定殖于植物根表或近根土壤,部份则能侵入植物根的皮层组织或维管中,靠根系分泌物生存繁殖,与植物根系有密切的关系,但并不与宿主形成特异分化结构,将植物与细菌之间的这种共生关系称为联合共生固氮(associative symbiotic nitrogen fixation ).继 D bereiner 等的发现之后,又相继发现许多具有重要经济价 值的禾本科作物如甘蔗、水稻、玉米、牧草等存在明显的生物固氮现象,引起了人们对禾本科植物生物固氮的极大关注.然而,由于联合固氮菌与宿主植物根系之间只是一种松散的 联合关系,没有分化出有形结构,使该领域的研究具有较大难度,且由于受多种因素的影响,联合固氮效率不及共生固氮高,限制了联合固氮接种剂在农业中的应用.近年来,随着一些新的研究手段包括化学分析、遗传工程、分子生物学、免疫学等方法的运用,推进了联合固氮领域的研究深度. 2 联合固氮菌种类及其特性 自根际联合固氮菌的概念提出以来,相继从禾本科植物根际发现了许多新的联合固氮细菌,如醋酸固氮菌(Aceto 2 bacter diazot rophics )、草螺菌(Herbaspirillum seropedicae )、内 生固氮菌(A zoarus spp.)、产碱菌(A lcaligenes )、固氮螺菌 (A zospirillum )、芽孢杆菌(B acillus )、肠杆菌(Enterobacter )、 克雷伯氏菌(Klebsiella )、假单胞菌(Pseudomonas )、固氮根瘤 菌(A zorhizobium )等.应用氮素平衡法、15 N 同位素稀释法和15 N 自然丰度技术证实了一些热带禾本科植物特别是甘蔗 应用生态学报 2004年9月 第15卷 第9期 CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Sep.2004,15(9)∶1650～1654