Nitrogenáza

Nitrogenáza je enzymatický proteinový komplex obsahující ionty železa a molybdenu používaný diazotrofními organismy - některými prokaryoty (bakteriemi včetně sinic) k fixaci atmosférického molekulárního dusíku.

Jelikož je tento enzym využíván všemi fixátory dusíku, jedná se pravděpodobně o velmi starou a v evoluci konzervovanou strukturu. Nitrogenáza redukuje trojnou vazbu molekuly N2 ve striktně anaerobním prostředí.

Součástí struktury enzymu je také FeS klastr, obsahující jeden atom vanadu. Krystalová struktura nitrogenázy[1] odhalila také způsob vazby vanadu v klastru[2].


Nitrogenáza v hlízkách

Dusík asimilující bakterie žijící jinak v aerobním prostředí musí být schopny si anaerobní prostředí vytvořit, např. pomocí symbiontů, což je případ především rostlin čeledi bobovitých (Fabaceae) a hlavní důvod existence hlízek jakožto struktury toto prostředí zajišťující. Jedná se tedy o prokazatelný mutualismus.

V hlízce se kombinují dva hlavní mechanismy zabraňující nahromadění kyslíku, a to za prvé impregnace stěny hlízky látkami nepropustnými pro O2, a za druhé přítomnost proteinu zvaného leghemoglobin, který váže kyslík asi 10x silněji než hemoglobin v erytrocytech, čímž značně snižuje jeho koncentraci. Leghemoglobin je zde silně zastoupen (asi 25% veškerého obsahu proteinů) a způsobuje tak růžové zbarvení orgánu. Je syntetizován hostitelskou rostlinou, přičemž jeho výrobu provokuje bakterie dodávající mu také jeho nezbytnou složku - skupinu hem.

Redukce trojné vazby dusíku probíhá velmi zjednodušeně takto:

N2 + 3H2 → 2NH3

Tato reakce je velmi energeticky náročná, pro redukci jedné molekuly N2 se spotřebuje 16 molekul ATP.

Reference

  1. ↑ BANK, RCSB Protein Data. RCSB PDB - 5N6Y: Azotobacter vinelandii vanadium nitrogenase. www.rcsb.org [online]. [cit. 2023-05-11]. Dostupné online. (anglicky) 
  2. ↑ BANK, RCSB Protein Data. RCSB PDB - 8P8 Ligand Summary Page. www.rcsb.org [online]. [cit. 2023-05-11]. Dostupné online. (anglicky) 

Literatura

  • Vybrané kapitoly z pedobiologie a mikrobiologie, Česká zemědělská univerzita - agronomická fakulta - katedra mikrobiologie a biotechnologie, Praha 2003
  • Čepička I., Kolář F., Synek P.: Mutualismus - přípravný text pro kategorie A,B biologické olympiády 2007-08. Národní institut dětí a mládeže MŠMT ČR, Ústřední komise biologické olympiády, Praha 2007

Externí odkazy