Nitrogenase Regulering av Oxygen

Ett av problemene som alle biologiske systemer står overfor er hvordan man skal få nitrogen. Til tross for å være lett tilgjengelig i atmosfæren, kan gassformig nitrogen ikke utnyttes av planter eller dyr. Alle organismer trenger det for overlevelse, da det er en viktig komponent av aminosyrene som brukes til å lage proteiner. Løsningen ligger med visse bakterier og sopp som heter nitrogen-fixers. Disse organismene lever symbiotisk med planter, noe som gir dem med biologisk tilgjengelig nitrogen.

nitrogenase Funksjon

Nitrogenase er et enzym som brukes til å "fikse" nitrogengass. Det trekker nitrogen fra atmosfæren og konverterer den til en form som kan brukes av andre former for liv. Det er det eneste enzym som kan utføre denne kjemiske reaksjon.

Nitrogenase og Dioxide

En av de uvanlige trekk ved nitrogenase er at den er hemmet av en form for oksygen kalt dioksygen. Denne gass, som består av to oksygenatomer bundet sammen, er til stede i atmosfæren og består av oksygen som vi puster. Dioksygen er i stand til å inhibere nitrogenase fordi det reagerer med et kritisk jern molekyl. Når dioksygen møter denne jern atom, det oksiderer den, som deaktiverer nitrogenase enzymet.

Nitrogenase og Anaerob Miljøer

For å unngå denne hemmende regulering av dioksygen, mange nitrogenfikserende organismer lever anaerobt. Dette betyr at de lever i miljøer der det er ingen dioksygen. Mens anaerobe organismer er i stand til å utnytte sukker så effektivt som organismer som kan bruke oksygengass ( "aerobe" organismer), er de i stand til å utnytte enzymer som nitrogenase, som ikke er aktivert av dioksygen.

nitrogenase Protection

For organismer som krever begrenset eksponering for oksygen, deres nitrogenase enzymer har to måter å beskytte seg selv. En teknikk som kalles conformational beskyttelse. Med denne form for beskyttelse, enzymet faktisk endrer sin form slik at dioksygen ikke får tilgang til jern atom og oksidere det. Når i dette beskyttede tilstand, er det nitrogenase enzym i stand til å behandle nitrogengass. Den andre metoden kalles åndedrettsvern. Det innebærer bruk av andre molekyler, som kalles fjernende midler, for å binde seg til og deaktivere dioksygen før den kan nå jernatom.

Nitrogenase og andre former for Oxygen

Til tross for effekten av dioksygen på nitrogenase, blir enzymet ikke påvirkes av andre former for oksygen. Forbindelser som vann og karbondioksyd, som begge inneholder oksygenatomer, ikke deaktiverer nitrogenase. Andre former av rent oksygen, som for eksempel ozon, også ikke kommuniserer med nitrogenase.