nitrogenaseactiviteit

Nitrogenaseactiviteit verwijst naar de activiteit van nitrogenase, het enzymcomplex dat stikstoffixatie mogelijk maakt. Bij diazotische bacteriën, archaea en sommige symbiotische relaties in planten zet nitrogenase atmosferisch N2 om in ammoniak (NH3), wat de beschikbaarheid van stikstof in ecosystemen bepaalt.

Het enzym bestaat uit twee componenten: dinitrogenase (NifDK) en reductase (NifH). Elektronen worden aangeleverd door ferredoxine of flavodoxine en door ATP-hydrolyse gebruikt om N2 te reduceren. De globale reactie kan worden samengevat als N2 + 8 e- + 16 ATP + 8 H+ → 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi. De meest voorkomende is molybdenum-Fe nitrogenase (Mo-Fe); er bestaan ook varianten met vanadium (V) of Fe-gebaseerde nitrogenases die onder bepaalde omstandigheden voorkomen en meestal minder efficiënt zijn.

Nitrogenase is extreem gevoelig voor zuurstof; oxidatieve inactivatie begrenst zijn werking. Bescherming komt voor in cyanobacteriën die heterocysten vormen, en bij andere organismen via temporele scheiding met fotosynthese of via zuurstofregulatie en antioxidatieve systemen. De genetische regulatie omvat nif-genen (zoals nifHDK) en regulatiestromen zoals Ntr en NifA; ammonium- of nitraatvoorziening onderdrukt stikstoffixatie.

Metingen van nitrogenaseactiviteit gebeuren vaak met acetyleenreductie-assays (ARA), waarbij acetyleen wordt omgezet in etheen als proxy voor stikstoffixatie. Voor directe meting kan 15N2-incorporatie worden gevolgd. ARA is praktisch maar kan onder omstandigheden afwijken van echte stikstoffixatie.

De nitrogenaseactiviteit speelt een cruciale rol in de stikstoffixatie in landbouw en ecosystemen en beïnvloedt de stikstofbeschikbaarheid in bodems en mariene omgevingen.