
【化】 azofermo; molybdoferredoxin
固氮铁钼蛋白(Nitrogenase Iron-Molybdenum Protein),是生物固氮过程中起核心催化作用的酶组分。其详细解释如下:
1. 定义与核心功能
固氮铁钼蛋白是固氮酶复合体的关键亚基,负责将大气中的惰性氮气(N₂)还原为生物可利用的氨(NH₃)。该过程依赖铁钼辅因子(FeMo-co)作为活性中心,在厌氧条件下消耗ATP和还原力(如铁氧还蛋白提供的电子)完成催化反应。其英文标准名称为 Nitrogenase MoFe Protein 或 Dinitrogenase,由 nifD 和 nifK 基因编码。
2. 分子结构与组分
蛋白由两个异源二聚体(α₂β₂四聚体)构成:
该结构通过X射线晶体学解析,揭示了底物结合与还原的分子机制。
3. 催化机制与特异性
固氮反应遵循以下步骤:
$$ text{N}_2 + 8text{H}^+ + 8e^- + 16text{MgATP} rightarrow 2text{NH}_3 + text{H}_2 + 16text{MgADP} + 16text{P}_i $$
铁钼蛋白通过FeMo-co的变价金属中心活化N₂,其高底物特异性可抑制竞争性抑制剂(如CO)的干扰,但需严格厌氧环境以保持活性。
4. 生物学意义与应用
该蛋白广泛存在于固氮菌(如根瘤菌、蓝细菌)中,是自然界氮循环的核心。研究其结构功能有助于开发仿生固氮技术,减少农业对工业合成氨的依赖。人工改造铁钼蛋白已成功提高作物的氮利用效率,相关成果发表于《Nature》等期刊。
参考文献来源
固氮铁钼蛋白是固氮酶的核心组成部分,其定义、结构和功能可归纳如下:
固氮铁钼蛋白(又称钼铁蛋白)是固氮酶中负责催化氮气还原的关键组分,需与铁蛋白结合形成复合体才能发挥功能。其英文名称为azofermo或molybdoferredoxin。
该蛋白的发现对理解生物固氮机制和农业增产(如大豆、花生等豆科作物)具有重要意义。
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