نيتروجيناز

النيتروجيناز Nitrogenase
Identifiers
EC number	1.18.6.1
CAS number	9013-04-1
Databases
IntEnz	IntEnz view
BRENDA	BRENDA entry
ExPASy	NiceZyme view
KEGG	KEGG entry
MetaCyc	metabolic pathway
PRIAM	profile
PDB structures	RCSB PDB PDBe PDBsum
Search PMC articles PubMed articles NCBI proteins

النيتروجيناز ( EC ^1.18.6.1 EC ^1.19.6.1 )، هي انزيمات تنتجها بعض أنواع البكتريا، مثل البكتريا الزرقاء (العتائق الزرقاء-الخضراء). هذه الانزيمات مسئولة عن اختزال النيتروجين (N₂) إلى الأمونيا (NH₃). النيتروجيناز هي فصيلة الانزيمات الوحيدة المعروفة التي تحفز هذا التفاعل، والذي يعتبر الخطوة الأساسية في عملية تثبيت النيتروجين. تثبيت النيتروجين مطلوب لجميع أشكال الحياة، حيث يعتبر النيتروجين أساسياً للتخليق الحيوي للجزيئات (النيوكليوتايدات، الأحماض الأمينية) التي تخلق النباتات، الحيوانات والعضيات الأخرى.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 التركيب

للتكوين المتوازن للأمويا من الهيدروجين والنيتروجين الجزيئي حرارة تفاعل سلبية بشكل عام($\Delta H^{0}=-45.2\ \mathrm {kJ} \,\mathrm {mol^{-1}} \;\mathrm {NH_{3}}$), the activation energy is very high ($E_{A}=230-420\ \mathrm {kJ} \,\mathrm {mol^{-1}}$). يعمل النيتروجيناز كمحفز، يحد من حاجز الطاقة هذا بحيث يمكن للتفاعل أن يحدث في درجات الحرارة المحيطة.

يتكون مركب النيتروجيناز من پروتينين:

• The homodimeric Fe protein، ريدوكتاز ذو قدرة اختزال عالية والمسئول عن توريد الإلكترونات.
• The heterotetrameric MoFe protein، نيتروجيناز يستخدم الإلكترونيات الموردة لاختزال N₂ إلى NH₃.

تركيب FeMo cofactor يوضع مواضع ارتباط النيتروجيناز.

 الآلية

Figure 1: Nitrogenase with key catalytic sites highlighted. There are two sets of catalytic sites within each nitrogenase enzyme.

Figure 2: Nitrogenase with one set of metal clusters magnified. Electrons travel from the Fe-S cluster (yellow) to the P cluster (red), and end at the FeMo-co (orange).

 الآلية العامة

شكل 3: مواقع التحفيز المحورية داخل النيتروجيناز. الذرات ملونة بالعناصر. أعلى الشكل: Fe-S Cluster المنتصف: P Cluster Bottom: FeMo-co

N₂ + 8 H⁺ + 8 e⁻ + 16 MgATP → 2 NH₃ + H₂ + 16 MgADP + 16 P_i (1)

N₂ + 14 H⁺ + 12 e⁻ + 40 MgATP → 2 NH₄ + 3 H₂ + 40 MgADP + 40 P_i (2)

 وسائط E₀ through E₄

شكل 4: نموذج Lowe-Thorneley الحركي لاختزال النيتروجين إلى أمونيا بواسطة النيتروجيناز.

 المسارات المتناوبة والبعيدة لتثبيت النيتروجين

شكل 5: المسارات الآلية المتناوبة والبعيدة لتثبيت النيتروجين في النيتروجيناز.

 آلية ربط MgATP

 تفاعلات غير محددة

HC≡CH → H₂C=CH₂

N^–=N⁺=O → N₂ + H₂O

N=N=N^– → N₂ + NH₃

C≡N−  → CH₄, NH₃, H₃C–CH₃, H₂C=CH₂ (CH₃NH₂)

N≡C–R → RCH₃ + NH₃

C≡N–R → CH₄, H₃C–CH₃, H₂C=CH₂, C₃H₈, C₃H₆, RNH₂

O=C=S → CO + H₂S

O=C=O → CO + H₂O

S=C=N^– → H₂S + HCN

O=C=N^– → H₂O + HCN, CO + NH₃

 العضيات التي تخلق النيتروجيناز

هناك نوعان من البكتريا التي تخلق النيتروجيناز وهي مطلوبة لتثبيت النيتروجين. وهي:

• البكتريا حرة المعيشة (غير-تكافلية)، ومن أمثلتها:
  • البكتريا الزرقاء (العتائق الزرقاء-الخضراء)
  • الخضربيات
  • Azotobacter
• البكترية الاعتمادية (التكافلية)، ومن أمثلتها:
  • المستجذرة، المرتبطة بالنباتات البقولية
  • السپيرليوم، المرتبطة بحشائش الحبوب
  • الفرانكيا

 المشابه مع الپروتينات الأخرى

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 انظر أيضاً

• تثبيت النيتروجين

 قراءات إضافية

• Zumft WG, Mortenson LE (March 1975). "The nitrogen-fixing complex of bacteria". Biochimica et Biophysica Acta. 416 (1): 1–52. doi:10.1016/0304-4173(75)90012-9. PMID 164247.

 وصلات خارجية

• Media related to نيتروجيناز at Wikimedia Commons