植物氮同化

　　植物吸收環境（對陸生植物而言是土壤）裏的 NO₃^-或 N₄⁺，並合成氨基酸和蛋白質等含氮有機化合物的過程。高等動物隻能直接或間接地利用植物製造的有機氮。植物吸收的NO₃^-必必須先還原成N₄⁺，才能參加有機氮化合物的合成。

　　硝酸還原　細胞中NO₃^-還原成N₄⁺的過程分兩步進行。NO₃^-先被還原為NO₃^-，由硝酸還原酶催化，在細胞質中進行；NO₃^-再被還原為N₄⁺，由亞硝酸還原酶催化，在葉綠體和根細胞的原質體（一種細胞器）裡進行。正常情況下植物體內不累積 NO₃^-。植物體內進行硝酸還原的部位因物種而異。大多數植物根和地上部都有還原硝酸根的能力，如燕麥、玉米、向日葵、大麥。蒼耳的根部則沒有。番茄的硝酸還原主要在綠色部分進行。

　　硝酸還原酶是一種底物誘導酶，其合成和活力受NO₃^-的存在的誘導。在大多數情況下其活力受產物 N₄⁺及各種氨基酸抑制。菠菜的硝酸還原酶分子量約為2×10⁵，有3個輔基：黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）、細胞色素b(Cyt.b)及鉬。還原力來自還原輔酶Ⅰ(NADH)，它可以從糖酵解過程中得到，或由葉綠體的草酰乙酸-蘋果酸穿梭間接供應。

　　亞硝酸還原酶是單一的肽鏈，其上接有鐵硫復合物及鐵二氫卟酚四吡咯。它的合成及活力依賴於NO₃^-的供應。亞硝酸還原酶位於葉綠體內。照光的葉綠體產生的還原鐵氧還蛋白（Fd_red）是 NO₃^-還原的電子供體。鐵氧還蛋白可以在葉綠體的非循環光合磷酸化過程中被還原，亦可在鐵氧還蛋白-NADP還原酶存在時，由還原輔酶Ⅱ(NADPH)還原（圖1）。

　　根能很快同化 NO₃^-，但根內沒有鐵氧還蛋白。根內的亞硝酸還原酶存在於原質體中，其中富含戊糖磷酸途徑的酶系統，能產生NADPH，但它提供的電子不能直接用於NO₃^-還原。其間還應有中間電子遞體。

　　氨同化作用　植物直接從土壤裡吸收的 N₄⁺或在體內將NO₃^-還原形成的N₄⁺，在3個重要的酶參與下，同化為有機氮化合物。這3個酶是：谷酰胺合成酶、谷氨酸合成酶及谷氨酸脫氫酶。谷酰胺合成酶催化谷氨酸和 NH₃形成谷酰胺反應如下：

此反應需要 的存在。消耗的能量來自 光合磷酸化形成的腺苷三磷酸(ATP)。谷酰胺的酰胺基由谷氨酸合成酶催化轉給酮戊二酸，形成谷氨酸。這個反應以還原鐵氧還蛋白作為電子供體，反應式如下： 谷氨酸上的氨基，由各種轉氨酶催化，可以轉移到各種酮酸上，形成相應的氨基酸〔見代謝(植物)〕。

　　N₄⁺進入有機物的另一途徑為谷氨酸脫氫酶所催化，使 N₄⁺與酮戊二酸結合形成谷氨酸。反應式為：

上述反應需要的 N ₄ ⁺濃度高於一般植物組織裡的濃度，甚至足以解聯光合磷酸化。所以這條途徑可能不是氮同化的主要途徑。現在普遍接受的 NO ₃ ^-及 N ₄ ⁺在細胞內的同化途徑見（圖2）。