Presentacin de PowerPoint

Profesor: Ing. Yunis Prez.

Integrantes: Guevara Cristina, Iler Diana.

TEMA: NITROGENASAS

UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATOCarrera de Ingeniera bioqumicaBioprocesos La actividad de la nitrogenasa es principal para el mantenimiento el ciclo biogeoqumico del nitrgeno.

El nitrgeno fijado ayuda al crecimiento de microorganismos, plantas y animales.

Un nmero limitado del procariotas pueden fijar N2.

Los fijadores del nitrgeno por su parte dependen fotosntesis o la fotosntesis de plantas verdes para obtener la energa que se requiere en grandes cantidades para reducir N2.NomenclaturaDinitrogenasa o protena del MoFePosee 220-240 KDa masa molecularLiga y reduce N2 u otros sustratos.Dinitrogenasa Reductasa o protena del hierro.Transmite electrones para Dinitrogenasa.

Fijacin biolgica del nitrgeno- catalizada por una asociacin enzimtica llamada nitrogenasa .Nitrogenasa = compuesta por dos protenas solubles. protena del MoFe y protena del hierro.La Dinitrogenasa reductasaFormada por una protena homodimrica (2) Codificada por el gen nifH Unida de forma coordinada a una molcula de Fe4S4.Transfiere los electrones al segundo componente de la nitrogenasa y une a las distintas subunidades de enzima.

La DinitrogenasaFormada por una protena heterotetramtrica (2B2) Presenta como cofactores metlicos el hierro y el molibdeno.Subunidades (2) codificadas por el gen nifD Subunidades B2 codificadas por nifK.Unidad contiene dos tipos de centros redox: el grupo P y el cofactor hierro molibdeno.El grupo P es un centro Fe8S7 funciona como intermediario de la transferencia de electrones. F8S7 acepta los electrones de Fe4S4 de la primera subunidad y donndolos al centro Fe-Mo.Agentes de Fijacin de Nitrgeno

Varios microorganismos procariotas son capaces de fijar N2.Las eucariotas pueden funcionar en simbiosis con procariotas fijando N2.Fijacin de N2 Cianobacterias fotosintticas.Las bacterias fotosintticas.Arqueobacterias, aerobios, anaerobios, anaerobios facultativos.Bacterias microaerbicas , actinomicetos en asociacin con plantas no leguminosas.Bacterias de los ndulos de la raz en simbiosis con las leguminosas (Rhizobium sp.) Bacterias microaerbicas.

El sistema enzimtico.Preparaciones libres de clulas a partir de bacterias fijadoras de N2.Carnaban et al en 1960. Condiciones anaerobias.Evito las bajas temperaturasAltas concentraciones de piruvato.Mortenson. Costridium PasterianumEl sistema se compone de dos protenas.Dinitrogenasa y dinitrogenasa reductasa

Transferencia de electrones desde DinitrogenaSa reductasa para Dinitrogenasa requiere de Mg ATP44 ATPs se hidrolizaron para cada par de electrones transferidos. La Dinitrogenasa Reductasa se reduce por ferredoxina o flavodoxina. Se une Mg ATP. Reduce el potencial de 100 mV alrededor de - 400 mV.

La transferencia e- se acompaa por la hidrolisis de MgATP para Mg ADP y Pi.ADP es inhibitorio a la reaccin. Requiere pasar a ATP. Un electrn se transfiere para cada 2MgATP . Un solo electrn es inadecuado para reducir N2.El ciclo se repite.

La reduccin de N2 se acompaa de una obligatoria reduccin de:

Se requiere 2 MgATP por cada electrn transferido.La reaccin requiere como mnimo 16MgATP (condiciones ideales).

SUSTRATOS PARA NITROGENASAEl sustrato fisiolgico para la nitrogenasa es N2 .

La nitrogenasa es verstil y puede reducir una variedad de sustratos .

La reduccin de protones a H2 es una reaccin obligatoria de la nitrogenasa cuando reduce N2 .

N20 , isocianuro cianuro , metilo, azida , acetileno, ciclopropeno , Cianamida , y diazirina tambin sirven como sustratos .

N2O fue el primer compuesto distinto N2 a ser demostrada para servir como un sustrato para la nitrogenasa.

El sustrato alternativo ms til ha sido C2H2(acetileno), ya que proporciona una prueba sencilla y altamente sensible para la nitrogenasa, Se reduce a C2H4 (etileno) Las reacciones con el sistema de nitrogenasa incluyen los siguientes.

Todos los sustratos compiten por los electrones de la misma fuente de dinitrogenasa reducida, se inhiben entre s.

Entre los sustratos enumerados, slo N2O es un inhibidor competitivo de Reduccin de N2, y los otros son inhibidores no competitivos.

N2O se reduce a N2 y H2O y la N2 a su vez puede ser reducido a NH3 por la reaccin habitual de la nitrogenasa.

El grupo de las cianobacterias (algas verde-azules) ha sido reconocido por incluir especies capaces de fijar N2.

Organismos heterocsticos filamentosos.

Cianobacterias no heterocsticas que fijan N2, pero deben tener manera de evitar la inactivacin por O2 producido fotosintticamente.

En cianobacterias heterocsticas filamentosas, 10% de las clulas en el filamento son heterocistos.

Estas clulas tienen gruesas paredes que limitan afluencia de O2 y otros gases, en cambio clulas vegetativas pierden fotosistema II que genera O2.LAS CIANOBACTERIAS

Oxgeno

Los sistemas de nitrogenasa se producen en anaerobios estrictos, aerobios facultativos, organismos micro aerobios y aerobios estrictos.

La Dinitrogenasa y Dinitrogenasa reductasa son sensibles al O2Aerobios (cepas de Azotobacter) tienen una rpida respiracin les ayuda a captar el O2Bacterias simbiticas contiene hemoglobina , la cual facilita la difusin del O2 Existe una interesante simbiosis entre ciertos helechos acuticosy cianobacterias (por ejemplo Azolla Anabaena azollae).

La fotosntesis de las cianobacterias es completado por el del helecho acutico.

Este altamente eficaz sistema simbitico se ha utilizado en el sudeste asitico por cientos de aos para agregar nitrgeno a los campos de arroz.

Puede fijar ms de 100 kg de nitrgeno por hectrea.SIMBIOSIS Azolla Anabaena azollae

Explotan un ciclo diurno.

Durante los perodos de luz que fotosintetizan, generan O2, y apagan el sistema nitrogenasa. Durante oscuridad, encienden el sistema de fijacin de N2 y utilizan fotosintato almacenado durante el da.

CIANOBACTERIAS NO HETEROCISTICAS

Tras la conversin de clulas vegetativas a heterocistos, un segmento de ADN aparentemente se escinde.

Los elementos genticos ahora asumen una matriz comparable con la de otros organismos fijadores de, y la fijacin de N2 se inicia en el heterocistos.Nitrogenasas alternativas

Nitrogenasa MoFe Nitrogenasa VanadioNitrogenasa de Hierro.La secuencia de nucletidos para la reductasa Dinitrogenase ha sido establecido para cada uno de los genes estructurales, nifH, vnfH y anfH.La alternativa vanadio y hierro nitrogenasas llevan tercera subunidad, 6, que est codificada por vnfG y anfG, en lugar de slo dos subunidades caracterstico de otros Ninitrogenases.Fijacin biolgica N2 plantea problemas interesantes para el bioqumico, porque la reduccin de N2 requiere la colaboracin de dos enzimas, dinitrogenase y reductasa dinitrogenase.

Opera sobre un sustrato muy estable, N2.

Atrae la atencin, porque, como es cierto para la fotosntesis, que cataliza una reaccin que es una clave para la supervivencia de las formas de vida sobre la tierra. La bioqumica del proceso fue el centro de atencin para investigacin durante tres dcadas,en la ltima dcada el nfasis ha convertido a la gentica de la fijacin biolgica de N2, que a su vez ha hecho mucho para aclarar los detalles de la bioqumica del proceso.CONCLUSIONES