固氮酵素

地球上约有一百多种固氮细菌，可以在常温常压下进行固氮作用，有些能独自营生，其它则需与动植物共生。由于多数的农作物，如玉米、小麦、稻米、地瓜、马铃薯等，无法与固氮细菌共生，因此这些农作物自播种至收成，须施加大量的氮肥。然而，这些氮肥对水的溶解度极大，常随雨水流入河川、湖泊、海洋，滋生藻类，造成优养化而劣化水质，也严重地伤害环境生态。很多生物及化学界专家，对于固氮细菌所拥有的固氮酵素深感兴趣。一方面，努力找出适当的固氮细菌，生产含氮营养物质，帮助农作物生长。另一方面，试图了解固氮酵素的构造与有关的化学反应，期望能找出有效且不用耗费大量能源的工业固氮途径。一九六六年，首先由厌氧固氮细菌分离到固氮酵素，迄今已发现超过三十个固氮细菌酵素。大部分固氮酵素由两个不同的金属蛋白质构成，各自展现不同的功能；一个负责电子传递，另一个职司受质分子的还原反应。实验证据显示，铁蛋白质负责将电子传给担任受质分子还原反应的金属蛋白质；这类蛋白质有三种可能的组成：含钼及铁的蛋白质；含钒及铁的蛋白质，称为钒铁固氮酵素；或仅单含铁的蛋白质，称为单含铁的固氮酵素。然而大部分生物化学及生物物理的固氮酵素研究，包括其晶体构造解析，却集中在第一种文献上称为钼铁的固氮酵素或简称含钼固氮酵素。含钼固氮酵素，也由两个不同的金属蛋白质构成：含铁的蛋白质及含钼铁的蛋白质。含铁的蛋白质，分子量约六万，由一个 [4Fe-4S]
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