La nitrogenasa ( EC 1.18.6.1 ) es un complejo de enzimas (multienzima) que realiza el proceso de fijación del nitrógeno atmosférico . Está ampliamente distribuido en bacterias y arqueas , mientras que todos los eucariotas carecen de él.
El complejo consta de dos enzimas: la propia nitrogenasa (también llamada Mo-Fe-proteína y, en la literatura inglesa, dinitrogenasa) y la hidrogenasa (Fe-proteína o dinitrogenasa reductasa). Después de la separación, pierden sus propiedades catalíticas. La actividad enzimática, sin embargo, la poseen los "híbridos", por ejemplo, la proteína Mo-Fe de Azotobacter con la proteína Fe de la bacteria del nódulo .
La proteína Mo-Fe tiene una masa de aproximadamente 230 kDa y consta de 4 subunidades de dos tipos. Su cofactor contiene 2 átomos de molibdeno .
La proteína Fe tiene una masa de 64 kDa y consta de dos subunidades idénticas.
La nitrogenasa es oxidada irreversiblemente por el oxígeno molecular, lo que obliga a los fijadores de nitrógeno a buscar formas de proteger la enzima.
La reacción catalizada por la multienzima es la siguiente:
N 2 + 8H + + 8 e - + 16 ATP → 2NH 3 + H 2 + 16 ADP + 16F nLa nitrogenasa tiene una especificidad de sustrato baja y, en lugar de nitrógeno, puede reducir otros compuestos con un triple enlace : acetileno (el método para determinar la actividad de fijación de nitrógeno se basa en esta propiedad), cianuros y azidas (también en paralelo con la formación de hidrógeno):
do 2 h 2 + 2 h + → do 2 h 4 CN - + 7H + → NH 3 + CH 4 HN 3 → NH 3 + N 2El donante de electrones en la reacción es ferredoxina reducida o flavodoxina . El electrón, que consume energía ATP , es transferido por la proteína Fe del donante a la proteína Mo-Fe, que, a su vez, dona un par de electrones tres veces a dos átomos de nitrógeno, reduciendo la molécula de N 2 unida en el centro activo . a dos NH 3 a través de las siguientes etapas:
nitrógeno → diamida → hidracina → amoníaco .Según otra versión, el proceso por pasos es energéticamente desfavorable y los seis electrones se transfieren a la vez en el centro activo [1]
Se han descubierto varias nitrogenasas alternativas: