無機窒素の同化

窒素は、タンパク質、核酸、補酵素、およびその他の細胞成分の主成分です。

ほとんどの細菌と古細菌は、硝酸塩とアンモニアの形で窒素を吸収します。

硝酸塩は細胞に入り、同化性硝酸塩還元と呼ばれるプロセスで、硝酸レダクターゼによって亜硝酸塩に、次に亜硝酸レダクターゼによってアンモニアに順次還元されます。

アンモニアの同化は、アンモニアレベルに応じて、2つの主要な経路を通じて行われます。

アンモニア濃度が高いと、細菌や真菌は還元的アミノ化経路を利用し、グルタミン酸デヒドロゲナーゼがα-ケトグルタル酸をグルタミン酸に変換します。

アンモニアレベルが低いと、グルタミンシンテターゼ-グルタミン酸シンターゼまたはGS-GOGATシステムが活性化されます。

ここでは、グルタミンシンテターゼ(GS)がアンモニアとグルタミン酸をグルタミンに変換し、それをグルタミン酸シンターゼ(GOGAT)で処理して2つのグルタミン酸分子を生成します。

窒素同化は、特定の原核生物に特有のプロセスである窒素固定とは異なります。窒素固定では、ニトロゲナーゼ酵素が大気中の窒素をアンモニアに変換し、生物学的に利用できるようにします。