| La enzima nitrogenasa o nitrogenasa 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 la nitrogenasa 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 energía perdida 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 nitrógeno combinado 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 microaerobio adecuado 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 otros elementos 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. Para
más información ver: http://www.rcsb.org/pdb/molecules/pdb26_1.html |