Leghemoglobina y nitrogenasa
Páginas: 11 (2739 palabras)
Publicado: 23 de marzo de 2012
LA NITROGENASA
Introducción
El nitrógeno es necesario para todos los seres vivos para crear proteínas y ácidos nucleicos. El gas nitrógeno es muy común en la tierra, ya que cuenta con poco más de un 75% de las moléculas en el aire. Gas de nitrógeno, sin embargo, es muy estable y difícil de romper en átomos de nitrógeno individuales. Nitrógeno utilizable, en forma de sales de amonio onitrato, es escasa. A menudo, el crecimiento de las plantas está limitado por la cantidad de nitrógeno disponible en el suelo. Pequeñas cantidades de formas utilizables de nitrógeno se forman por un rayo y la luz ultravioleta del sol. Cantidades significativas de nitrógeno se alimentan de las plantas en forma de fertilizantes industriales. Pero la mayor parte de nitrógeno utilizable es creado por unabacteria, usando la enzima nitrogenasa.
Nitrogenasa: proteína bacteriana que produce
amonio e hidrógeno
¿Qué es la nitrogenasa?
* Primera información:
* La enzima nitrogenasa o que cataliza la reducción de N2 a amonio está constituida por dos metaloproteínas, la ferroproteína o nitrogenasa reductasa, y la ferromolibdoproteína o nitrogenasa. La primera es un homodímero(alpha:alpha). Y la segunda un tretámero (alpha:alpha:beta:beta) que contiene dos grupos P (P-clusters), uno, (8Fe-7S) y el otro, (Mo:7Fe-9S): homocitrato, que constituye el cofactor conocido como FeMoco (cofactor hierro molibdeno) a nivel del cual ocurre la reducción del N2 aunque se desconoce cómo y dónde se une el substrato y es activado. La Feproteína, activada por ATP-Mg, transfiere los electrones a lanitrogenasa que a su vez los distribuye entre N2 y protones para dar amonio e hidrógeno. Esta reducción de protones es siempre concomitante con la producción de amonio. Supone una pérdida de eficiencia del proceso por la parte correspondiente de energía que consume (un 25 por ciento). Algunas especies y cepas microbianas estan provistas de una actividad hidrogenasa que recicla en parte la energíaperdida por la liberación de hidrógeno. La enzima nitrogensa es facilmente inactivada por oxígeno, de tal forma que todos los sistemas fijadores han desarrollado estrategias especiales para protegerse de concentraciones elevadas de este elemento y evitar su inactivación si es que se ha sintetizado, pues la expresión de los genes nif está estrictamente regulada, tanto por oxígeno como por nitrógenocombinado a través del sistema Ntr-NifA. Estas estrategias van desde la anaerobiosis total, como en Clostridium, a la producción de gran cantidad de polisacásridos extracelulares que hacen de filtro para el oxígeno, exclusión metabólica (Azotobacter) o la compartimentación, caso de las cianobacterias. En la simbiosis Rhizobium-leguminosa, la estructura del nódulo crea el ambiente microaerobioadecuado y la leghemoglobina facilita el transporte de oxígeno al bacteroide para soportar el metabolismo aerobio requerido para obtener la energía necesaria para la reducción del N2. Los requerimientos de la fijación por el molibdeno fue ya señalada en los años 30 por Bortels, pero recientemente se han decrito nitrogenasas alternativas en ausencia de molibdeno en el medio, que contienen otroselementos de transición, como vanadio o hierro. Una vez descifrada la química de la fijación se podría abrir la posibilidad de un proceso industrial alternativo al de Haber Bosch para la obtención de fertilizante nitrogenado. Sería interesante, pues el funcionamiento del sistema Haber Bosch, que produce unos 80 MTn.año de amonio, supone el 1 % del total de la energía consumida a nivel mundial.
*Segunda información:
* Fijadoras de nitrógeno
Bacterias fijadoras de nitrógeno tienen la capacidad de convertir el gas nitrógeno en amoníaco, que es fácilmente combinable con otras materias primas para formar la base de las proteínas y ácidos nucleicos. Este proceso requiere de medidas extremas, ya que el gas nitrógeno es tan estable. El proceso industrial utilizado para crear amoniaco...
Introducción
El nitrógeno es necesario para todos los seres vivos para crear proteínas y ácidos nucleicos. El gas nitrógeno es muy común en la tierra, ya que cuenta con poco más de un 75% de las moléculas en el aire. Gas de nitrógeno, sin embargo, es muy estable y difícil de romper en átomos de nitrógeno individuales. Nitrógeno utilizable, en forma de sales de amonio onitrato, es escasa. A menudo, el crecimiento de las plantas está limitado por la cantidad de nitrógeno disponible en el suelo. Pequeñas cantidades de formas utilizables de nitrógeno se forman por un rayo y la luz ultravioleta del sol. Cantidades significativas de nitrógeno se alimentan de las plantas en forma de fertilizantes industriales. Pero la mayor parte de nitrógeno utilizable es creado por unabacteria, usando la enzima nitrogenasa.
Nitrogenasa: proteína bacteriana que produce
amonio e hidrógeno
¿Qué es la nitrogenasa?
* Primera información:
* La enzima nitrogenasa o que cataliza la reducción de N2 a amonio está constituida por dos metaloproteínas, la ferroproteína o nitrogenasa reductasa, y la ferromolibdoproteína o nitrogenasa. La primera es un homodímero(alpha:alpha). Y la segunda un tretámero (alpha:alpha:beta:beta) que contiene dos grupos P (P-clusters), uno, (8Fe-7S) y el otro, (Mo:7Fe-9S): homocitrato, que constituye el cofactor conocido como FeMoco (cofactor hierro molibdeno) a nivel del cual ocurre la reducción del N2 aunque se desconoce cómo y dónde se une el substrato y es activado. La Feproteína, activada por ATP-Mg, transfiere los electrones a lanitrogenasa que a su vez los distribuye entre N2 y protones para dar amonio e hidrógeno. Esta reducción de protones es siempre concomitante con la producción de amonio. Supone una pérdida de eficiencia del proceso por la parte correspondiente de energía que consume (un 25 por ciento). Algunas especies y cepas microbianas estan provistas de una actividad hidrogenasa que recicla en parte la energíaperdida por la liberación de hidrógeno. La enzima nitrogensa es facilmente inactivada por oxígeno, de tal forma que todos los sistemas fijadores han desarrollado estrategias especiales para protegerse de concentraciones elevadas de este elemento y evitar su inactivación si es que se ha sintetizado, pues la expresión de los genes nif está estrictamente regulada, tanto por oxígeno como por nitrógenocombinado a través del sistema Ntr-NifA. Estas estrategias van desde la anaerobiosis total, como en Clostridium, a la producción de gran cantidad de polisacásridos extracelulares que hacen de filtro para el oxígeno, exclusión metabólica (Azotobacter) o la compartimentación, caso de las cianobacterias. En la simbiosis Rhizobium-leguminosa, la estructura del nódulo crea el ambiente microaerobioadecuado y la leghemoglobina facilita el transporte de oxígeno al bacteroide para soportar el metabolismo aerobio requerido para obtener la energía necesaria para la reducción del N2. Los requerimientos de la fijación por el molibdeno fue ya señalada en los años 30 por Bortels, pero recientemente se han decrito nitrogenasas alternativas en ausencia de molibdeno en el medio, que contienen otroselementos de transición, como vanadio o hierro. Una vez descifrada la química de la fijación se podría abrir la posibilidad de un proceso industrial alternativo al de Haber Bosch para la obtención de fertilizante nitrogenado. Sería interesante, pues el funcionamiento del sistema Haber Bosch, que produce unos 80 MTn.año de amonio, supone el 1 % del total de la energía consumida a nivel mundial.
*Segunda información:
* Fijadoras de nitrógeno
Bacterias fijadoras de nitrógeno tienen la capacidad de convertir el gas nitrógeno en amoníaco, que es fácilmente combinable con otras materias primas para formar la base de las proteínas y ácidos nucleicos. Este proceso requiere de medidas extremas, ya que el gas nitrógeno es tan estable. El proceso industrial utilizado para crear amoniaco...
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