Nitrogenase Regulering av oksygen

 

Nitrogenase Funksjon

Nitrogenase er et enzym som brukes til å 'fikse' nitrogengass. Det trekker nitrogen fra atmosfæren og konverterer det til et skjema som kan brukes av andre livsformer. Det er det eneste enzymet som kan utføre denne kjemiske reaksjonen.

Nitrogenase and Dioxide

En av de uvanlige egenskapene ved nitrogenase er at den hemmeres av en oksygenform som kalles dioxygen. Denne gassen, som består av to oksygenatomer bundet sammen, er tilstede i atmosfæren og omfatter oksygen som vi puster. Dioxygen er i stand til å hemme nitrogenase fordi den reagerer med et kritisk jernmolekyl. Når dioxygen møter dette jernatomet oksiderer det det, som deaktiverer nitrogenase-enzymet.

Nitrogenase og anerobe miljøer

For å unngå denne hemmende reguleringen av dioxygen, lever mange nitrogen-fikserende organismer anaerobt. Dette betyr at de bor i miljøer der det ikke er dioxygen. Mens anaerobe organismer ikke klarer å bruke sukker så effektivt som organismer som kan bruke oksygengass ('aerobe' organismer), kan de bruke enzymer som nitrogenase, som ikke aktiveres av dioxygen.

Nitrogenase Protection

For organismer som krever begrenset eksponering for oksygen, har deres nitrogenase enzymer to måter å beskytte seg selv på. En teknikk kalles konformasjonsbeskyttelse. Med denne typen beskyttelse, endrer enzymet faktisk sin form slik at dioxygenet ikke kan få tilgang til jernatomet og oksidere det. Når i denne beskyttede staten, er nitrogenase-enzymet ikke i stand til å behandle nitrogengass. Den andre metoden kalles åndedrettsvern. Det innebærer bruk av andre molekyler, som kalles scavengers, for å binde seg til og deaktivere dioxygenet før det kan nå jernatomet.

Nitrogenase og andre former for oksygen

Til tross for virkningen av dioxygen på nitrogenase, er enzymet ikke påvirket av andre former for oksygen. Forbindelser som vann og karbondioksid, som begge inneholder oksygenatomer, deaktiverer ikke nitrogenase. Ytterligere former for rent oksygen, som for eksempel ozon, virker heller ikke med nitrogenase. Et av problemene som alle biologiske systemer står overfor, er hvordan man oppnår nitrogen. Til tross for at det er lett tilgjengelig i atmosfæren, kan gassformig nitrogen ikke brukes av planter eller dyr. Alle organismer trenger det for å overleve, da det er en viktig komponent i aminosyrene som brukes til å lage proteiner. Løsningen ligger hos visse bakterier og sopp som kalles nitrogen-fixere. Disse organismene lever symbiotisk med planter, og gir dem biologisk tilgjengelig nitrogen.