thành nốt sần).
* Nitrogenaza và cơ chế của quá trình cố định nitơ:
Quá trình cố định nitơ là quá trình khử N2 thành NH3 nhờ vai trò xúc tác của
enzim nitrogenaza khi có mặt của ATP.
nitrogenaza
N2 + AH2 + ATP NH3 + A + ADP + P vc
(Trong đó AH2 là chất cho điện tử)
Các vi sinh vật cố định nitơ đều có enzim nitrogenaza. Enzim này gồm 2 thành phần: một thành phần gọi là Fe – protein và một thành phần gọi là Mo – Fe – protein. Theo A.L. Lehninger (1975) thì thành phần Fe – protein có trọng lượng phân tử khoảng 60.000, còn Mo – Fe – protein có trong lượng phân tử khoảng 220.000 và gồm 2 tiểu phần . Mo – Fe – protein có chứa 2 nguyên tử Mo, 32 nguyên tử Fe và 25 – 30 nguyên tử S không bền với axit.
Quá trình vận chuyển điện tử trong hoạt động và tái tạo của nitrogenaza có thể trình bày bằng sơ đồ sau:
Fe - protein
(oxy hoá) Protein
Na2S2O
Mo-Fe (bán
khử)
P hức hệ hoạt động Mo-Fe-protein N2 (khử)
Fe-protein (khử) Fe-protein (oxy hoá khử)
N2 MgATP Mg ATP Fe protein (khử) Mo-Fe-protein N2 (bán khử)
Người ta nhận thấy Nitrogenaza không phải chỉ có khả năng khử N2 thành NH3 mà còn có thể khử C2H2 thành C2H4; N2O thành N2 và NH3...
Năm 1992, các nhà khoa học đã đưa ra cơ chế cố định nitơ phân tử như sau:
2H 2H 2H
N N HN = NH H2N – NH2 2NH3
N2 + 8H+ + 8e- + 16 MgATP + 16O 2NH3 + H2 + 16 MgADP +
16 Pvc
Các nhóm vi sinh vật khác nhau có thể sử dụng những nguòn hydro khác nhau trong quá trình khử nitơ phân tử. Hydro được chuyển qua hàng loạt các chất vận chuyển trung gian nối tiếp. Những chất này là các chất xúc tác có bản chất protein và có phân tử lượng tương đối nhỏ. Có một số protein gọi là feredoxin. Mối quan hệ tương hỗ giữa quá trình vận chuyển năng lượng, vận chuyển hydro với quá trình cố định nitơ được tóm tắt bằng sơ đồ sau:
Fd dạng oxy hoá ADP
Dòng hydro Mo – Fe Dòng năng
lượng
Fd dạng khử ATP
Nitơ phân tử khi tới bề mặt nitrogenaza sẽ bị khử thành NH3 nhờ năng lượng
do ATP cung cấp. Hydro dùng để khử N2 được chuyển đến enzim nitrogenaza qua (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
các chuỗi feredoxin. Việc vận chuyển điện tử đến eim nitrogenaza ở các vi khuẩn khác nhau là không giống nhau.