《土壤和环境微生物学》——氢在氮气还原中的作用

固氮酶的其它底物都是氮气还原的抑制剂，它们同N₂竞争电子。氢是固氮作用的专一性竞争抑制剂，它不抑制其它底物的还原。另方面，H₂也是固氮系统中的代谢产物，在特定条件下它能作为固氮作用的还原剂。固氮酶在还原N₂的过程中，消耗于放H₂的能量一般约占30%。有些固氮微生物细胞中有吸氢酶，它氧化H₂，释放电子，这一作用是不可逆的。因而氢酶的存在使固氮酶消耗于放H₂中的电子得以再利用，提高固氮效率。有些实验证明，用大豆根瘤菌吸氢酶副反应突变株接种的大豆有放H₂作用，产量比亲本株接种的大豆低，固氮率小。

氢气的氧化不但提供了能量，而且由于消耗O₂，对固氮酶起保护作用，还有可能避免H₂对固氮酶还原N₂的抑制作者。但是，生物细胞是复杂的体系，细胞内外环境与代谢作用有密切关系。因此吸氢酶对固氮作用的有利影响受其他因素的制约。例如，在限O₂条件下圆褐固氮菌细胞中流向O₂的电子比流向固氮酶的电子多得多，所以相对来说H2的再利用就不会有显著效益。在限O₂或限N₂的圆褐固氮菌培养中，H₂：N₂比例高，说明固氮酶产生的H2实际上很少被利用。在限C条件下则不同，H₂：N₂比例低，这时如果抑制吸氢酶活性，放H₂作用显著增强，说明氢酶在未被抑制情况下利用氢气。利用吸氢酶来提高固氮效率还有待于进行深入的研究。