Нитрогеназа


Нитрогеназа

Нитрогеназа (КФ 1.18.6.1) — комплекс ферментов (мультифермент), осуществляющий процесс фиксации атмосферного азота. Широко распространён у бактерий и архей, в то время как все эукариоты его лишены.

Содержание

Строение

Комплекс состоит из двух ферментов: собственно нитрогеназы (называемой также Mo-Fe-белком или динитрогеназой) и дегидрогеназы (ди)нитрогеназы (Fe-белок). После разделения они теряют свои каталитические свойства. Ферментативной активностью, однако, обладают «гибриды», например, Mo-Fe-белка азотобактера с Fe-белком клубеньковых бактерий.

Mo-Fe-белок имеет массу порядка 230 кДа и состоит из 4 субъединиц двух типов. В состав его кофактора входят 2 атома молибдена.

Fe-белок имеет массу 64 кДа и состоит из двух одинаковых субъединиц.

Нитрогеназа необратимо окисляется молекулярным кислородом, что заставляет азотфиксаторов искать способы защиты фермента.

Принцип работы

Реакция, катализируемая мультиферментом, выглядит следующим образом:

N2 + 8H+ + 8e + 16АТФ → 2NH3 + H2 + 16АДФ + 16Фн

Нитрогеназа обладает низкой субстратной специфичностью и вместо азота может восстанавливать другие соединения с тройной связью: ацетилен (на этом её свойстве основан метод определения активности азотфиксации), цианиды и азиды (также параллельно с образованием водорода):

С2H2 + 2H+ → С2H4
CN + 7H+ → NH3 + СH4
HN3 → NH3 + N2

Донором электрона в реакции служит восстановленные ферредоксин или флаводоксин. Электрон с затратой энергии АТФ переносится Fe-белком с донора на Mo-Fe-белок, который, в свою очередь, трижды отдаёт пару электронов двум атомам азота, восстанавливая связаную в активном центре молекулу N2 до двух NH3 через следующие стадии:

азот → диамин → гидразин → аммиак.

Согласно другой версии постадийный процесс энергетически невыгоден и в активном центре происходит передача сразу всех шести электронов [1]

Альтернативные нитрогеназы

В последнее время обнаружены различные альтернативные нитрогеназы:

  • Ванадий-содержащая, генерирующая до 5 молекул аммиака на одну молекулу водорода, однако до 3 раз менее активная. Обнаружена у представителей р. Clostridium, Azotobacter и Anabaena.
  • Fe-содержащая. Генерирует 10 молекул аммиака на одну молекулу водорода, не требует молибдена для синтеза, однако в 20 раз менее активная чем обычная нитрогеназа. Обнаружена у представителей р. Azotobacter, Rhodobacter и Rhodopseudomonas.
  • Супероксид-содержащая.[источник не указан 901 день] Нитрогеназная активность нечувствительна к кислороду.

См. также

Ссылки

  1. Б.В. Романовский "Современный катализ: наука или искусство?". Соросовский образовательный журнал. — 2000. — Т. 6. — № 9. — С. 43-48.

Литература


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Нитрогеназа" в других словарях:

  • нитрогеназа — ферментный комплекс, катализирующий процесс восстановления N2 до аммиака; образуется у азотфиксирующих прокариотных микроорганизмов. Состоит из двух компонентов–белка, содержащего молибден, железо и серу, и белка, содержащего железо и серу.… …   Словарь микробиологии

  • НИТРОГЕНАЗА — см. Азотфиксация …   Химическая энциклопедия

  • АЗОТФИКСАЦИЯ — биологическая (от азот и ср. лат. fixatio закрепление), связывание азота атмосферы и перевод его в азотсодержащие соед. микроорганизмами (свободноживущими или находящимися в симбиозе с растениями) или цианобактериями. Первый стабильный продукт,… …   Химическая энциклопедия

  • Азотобактер — ? Азотобактер Azotobacter vinelandii Научная классификация …   Википедия

  • Азотфиксация — Азотфиксация, или азотофиксация фиксация молекулярного атмосферного азота, диазотрофия. Процесс восстановления молекулы азота и включения её в состав своей биомассы прокариотными микроорганизмами. Важнейший источник азота в биологическом… …   Википедия

  • Диазотрофия — Азотфиксация фиксация молекулярного атмосферного азота, диазотрофия. Процесс восстановления молекулы азота и включения её в состав своей биомассы прокариотными микроорганизмами. Важнейший источник азота в биологическом круговороте. В наземных… …   Википедия

  • КЛАСТЕРЫ — (от англ, cluster, букв. пучок, рой, скопление), группы близко расположенных, тесно связанных друг с другом атомов, молекул, ионов, иногда ультрадисперсные частицы. На стыке ряда областей науки (неорг. и элементо орг. химии, катализа, коллоидной… …   Химическая энциклопедия

  • Словарь генетических терминов — # А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы …   Википедия

  • Список генетических терминов — Эта страница глоссарий. См. также: Список генетических пороков развития и заболеваний Термины генетики в алфавитном поряд …   Википедия

  • Desulforudis audaxviator — ? Desulforudis audaxviator Desulforudis audaxviator под микроскопом Научная классификация Царство …   Википедия