導入
生物学的窒素固定は、生物が大気や環境中に存在する窒素ガスからタンパク質物質を生成できるようにするプロセスです。
これは、N 2 (分子状窒素) をアンモニア性窒素、つまりアンモニア(NH 3 ) に酵素的に還元するプロセスです。重要な中間体と呼ばれるこの結合型 N は、固定反応の終了と、アンモニアの取り込みの開始を表します。炭素骨格に固定された窒素。生物学的 N 2固定システムでは、生物学的触媒作用の最適条件は、N 2の圧力0.2 ～ 1.0 atm、温度30 ～ -35 °Cに相当しますが、化学触媒作用の条件は非常に厳しく、圧力 250 ～ 35 ℃です。 1000 気圧の N 2および450 °Cの温度。
一般的な
このプロセスは、大気中の二酸化炭素(CO) から炭水化物物質を生成することを可能にする光合成のプロセスに匹敵します。しかし、光合成はすべての植物（腐生植物を除く）によって行われますが、周囲の窒素固定は特定の種の細菌と藍藻によってのみ行われます。しかし、主にマメ科（マメ科）の多くの植物は、一般に根にある根粒に存在する根圏の細菌と共生して、間接的にそれを生成します。
最近まで、菌根菌が N を固定できると考えられていました。現在では、N を固定する性質は厳密に原核生物に限定されており、糸状菌では一度も示されていないことがわかっています。菌根によるアセチレン (C 2 H 2 ) のエチレン (C 2 H 4または CH 2 =CH 2 ) への還元によって測定される N 固定は、真菌自体に起因するものではなく、菌根圏の関連細菌に起因すると考えられます。この N 固定活性は、菌根圏自体よりも森林落葉においてさらに重要です。
これらの原核生物は、高度な吸熱還元反応によるアンモニアの合成を可能にする酵素、ニトロゲナーゼを生成します。
- N 2 + 4H 2 → 2 NH 3 + H 2
工業プロセスの450°Cでは平均約 400 気圧も必要とされるのとは対照的に、地上条件では。アンモニアは植物が利用できるアミノ酸に変換されます。
マメ科植物の場合
マメ科植物（マメ科）の根に感染できるさまざまな種の根粒菌は、特定の宿主植物に特異的です。したがって、リゾビウム・ファセオリはインゲン豆（ Phaseolus sp）に感染します。
細菌は根毛に侵入して根に結節を形成させ、より大きな「バクテロイド」に変化します。根粒は共生活動の場所であり、植物は光合成によって糖とエネルギーを提供し、その見返りにそこで生成されるアミノ酸の恩恵を受けます。
この活動により、ヘクタールあたり最大300 kgの窒素が生成されます。窒素は一部は輸出作物 (種子タンパク質と飼料) に含まれ、一部は土壌に含まれ、次の作物で利用できます。
世界レベルでは、こうして固定された窒素の質量は年間 1 億トンと推定されており、これは化学産業の窒素生産量と同程度です。
