Ðітрогеназа
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Nitrogenase (EC 1.18.6.1) — фермент, що викориÑтовуєтьÑÑ Ð¾Ñ€Ð³Ð°Ð½Ñ–Ð·Ð¼Ð°Ð¼Ð¸ Ð´Ð»Ñ Ñ„Ñ–ÐºÑації атмоÑферного азоту (N2). ÐтмоÑферний азот у формі N2 відноÑно інертний завдÑки Ñвоєму потрійному зв'Ñзку. Тому фермент вимагає багато хімічної енергії, що звільнюєтьÑÑ Ð·Ð° рахунок гідролізу ÐТФ Ñ– Ð²Ñ–Ð´Ð½Ð¾Ð²Ð»ÐµÐ½Ð½Ñ Ñ‚Ð°ÐºÐ¸Ñ… агентів, Ñк дітіоніт (звичайно in vitro) або ферродокÑин in vivo. Продуктом реакції звичайно Ñ” аміак, Ñкий одразу об'єднуєтьÑÑ Ð· глютаматом, формуючи глютамін. Фермент ÑкладаєтьÑÑ Ð· гетеротетрамеру білка MoFe, Ñкий на короткий Ñ‡Ð°Ñ Ð·Ð²'ÑзуєтьÑÑ Ð· гомодімерним білком Fe. Ðітрогеназа набуває відновлювальних влаÑтивоÑтей коли вона за'ÑзуєтьÑÑ Ñ–Ð· відновленим Ñ– зв'Ñзаним з нуклеотидом білком Fe. Ð“ÐµÑ‚ÐµÑ€Ð¾ÐºÐ¾Ð¼Ð¿Ð»ÐµÐºÑ Ð¿Ñ€Ð¾Ñ…Ð¾Ð´Ð¸Ñ‚ÑŒ через цикл аÑоціації Ñ– діÑоціації щоб перенеÑти один електрон, що Ñ” обмежуючим кроком процеÑу. ÐŸÑ€Ð¾Ñ†ÐµÑ Ð²Ð¸Ð¼Ð°Ð³Ð°Ñ” багато енергії, вимагаючи наÑвноÑÑ‚Ñ– донора електрона Ñ– ÐТФ Ð´Ð»Ñ Ð·Ð°Ð±ÐµÐ·Ð¿ÐµÑ‡Ð¸Ð»Ð¸ відновлювальних влаÑтивоÑтей. Точний механізм каталізу вÑе ще невідомий із-за труднощів в отриманні криÑталів нітрогенази із зв'Ñзаним азотом, тому що у вільному Ñтані білок MoFe не зв'Ñзує азот, а Ñам Ð¿Ñ€Ð¾Ñ†ÐµÑ Ñ€Ð¾Ð±Ð¾Ñ‚Ð¸ ферменту вимагає Ñк мінімум трьох переноÑів електрону на один каталіз. Ðітрогеназа може зв'Ñзувати ацетилен Ñ– чадний газ, Ñкі Ñ” неконкурентним ÑубÑтратом Ñ– інгібітором ферменту відповідно. Газоподібний азот, проте, Ñ” конкурентоздатним ÑубÑтратом Ð´Ð»Ñ Ð°Ñ†ÐµÑ‚Ð¸Ð»ÐµÐ½Ñƒ, тому що він запобігає зв'Ñзуванню ацетилена Ñ–, крім того, ацетилен вимагає тільки один електрон Ð´Ð»Ñ Ð²Ñ–Ð´Ð½Ð¾Ð²Ð»ÐµÐ½Ð½Ñ [1].
Ð’ÑÑ– нітрогенази мають кофактори з атомами Ñірки Ñ– заліза, Ñкі включає гетерометал в активному Ñайті. У більшоÑÑ‚Ñ–, гетерометалом Ñ” молібден, хоча в деÑких видах заміÑÑ‚ÑŒ нього викориÑтовуєтьÑÑ Ð²Ð°Ð½Ð°Ð´Ñ–Ð¹ або залізо.
ЗавдÑки окиÑлювальним влаÑтивоÑÑ‚Ñм киÑню, більшіÑÑ‚ÑŒ нітрогеназ безповоротньо інгібуютьÑÑ ÐºÐ¸Ñнем (O2), Ñкий назавжди окиÑлÑÑ” FE-S кофактори. Тому фікÑÐ°Ñ†Ñ–Ñ Ð°Ð·Ð¾Ñ‚Ñƒ вимагає механізмів ÑƒÐ½Ð¸ÐºÐ½ÐµÐ½Ð½Ñ ÐºÐ¸Ñню in vivo. Ðезважаючи на цю проблему, багато організмів викориÑтовують киÑень Ñк термінальний акцептор електрона Ð´Ð»Ñ Ð´Ð¸Ñ…Ð°Ð½Ð½Ñ. Одне відоме виключеннÑ, недавно виÑвлений нітрогеназа бактерії Streptomyces thermoautotrophicus, здатна працювати при наÑвноÑÑ‚Ñ– киÑню. Крім того, Azotobacteraceae відомі Ñвоєю здатніÑÑ‚ÑŽ викориÑтовувати киÑне-чутливу нітрогеназу за аеробними умовами. Ð¦Ñ Ð·Ð´Ð°Ñ‚Ð½Ñ–ÑÑ‚ÑŒ раніше припиÑувалаÑÑ Ð²Ð¸Ñокоій швидкоÑÑ‚Ñ– метаболізму, що дозволÑÑ” Ð²Ñ–Ð´Ð½Ð¾Ð²Ð»ÐµÐ½Ð½Ñ ÐºÐ¸Ñню на мембрані, але Ñ†Ñ Ñ–Ð´ÐµÑ Ð²Ð¸ÑвилаÑÑ Ð½ÐµÐ¾Ð±Ð³Ñ€ÑƒÐ½Ñ‚Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¾ÑŽ Ñ– неможливою при киÑневих концентраціÑÑ… вище за 70 мкМ (звичайна природна ÐºÐ¾Ð½Ñ†ÐµÐ½Ñ‚Ñ€Ð°Ñ†Ñ–Ñ â€” 230 мкМ O2) та під Ñ‡Ð°Ñ Ð¾Ð±Ð¼ÐµÐ¶ÐµÐ½Ð½Ñ Ð¿Ð¾Ð¶Ð¸Ð²Ð½Ð¸Ñ… речовин [2].
РеакціÑ, Ñку каталізує цей фермент, наÑтупна:
- N2 + 8H+ + 8e- + 16 ATP → 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi
Групи організмів та клітини, що міÑÑ‚ÑÑ‚ÑŒ нітрогеназу, включають (ці групи перекриваютьÑÑ):
- Діазотрофи
- ГетероциÑти
- Azotobacteraceae
- Різобії
- Frankia
[ред.] Див. також
[ред.] ПоÑиланнÑ
- ↑ Seefeldt LC, Dance IG, Dean DR. 2004. Substrate interactions with nitrogenase: Fe versus Mo. Biochemistry. 43(6):1401-9.
- ↑ Oelze J. 2000. Respiratory protection of nitrogenase in Azotobacter species: Is a widely-held hypothesis unequivocally supported by experimental evidence? FEMS Microbiol Rev. 24(4):321-33.