e [Música] agora mas já podemos falar sobre o complexo enzimático nitrogenase e como já fui colocado nos slides precedentes todos os dias o tróficos produzem um complexo enzimático que cataliza a fixação biológica do n2 atmosférico este complexo é chamado complexo nitrogenase e é formado por dois componentes proteicos que são compostos por múltiplas subunidades [Música] É preciso conhecer A nomenclatura envolvida nesse tema na nitrogenase então todo o complexo é conhecido como nitrogenase quando você diz enzima nitrogenase na verdade você está se referindo a um complexo enzimático que como a palavra sugere é uma coisa muito complexa
um desses componentes é uma proteína que contém molibidênio e Ferro a m o e f e é conhecida como dinitrogenase e um outro componente que contém apenas ferro que é a enzima dinitrogenase redutase então vejam bem o complexo nitrogenase é composto por duas proteínas duas enzimas na verdade de nitrogenase Ea dinitrogenase redutase e [Música] bom então vamos caracterizar a nitrogenase ou o complexo nitrogenase composto por duas enzimas amorf proteína ou seja molibidênio e ferro proteína nós acabamos de falar que se chama dinitrogenase com peso molecular de aproximadamente 220 mil e a ferro proteína que é
a dinitrogenase redutase com peso molecular menor e aproximadamente 60 mil há uma outra característica esta enzima ou este complexo é destruído pelo oxigênio ou seja a nitrogenase não tolera a presença do oxigênio no outra característica geral a nitrogenase contém ferro e mole vi dênio necessita de magnésio para ser ativada o magnésio aquela elemento essencial para todas as plantas Esse é um ativador da nitrogenase ela converte att aadp quando está funcionando em outras palavras ela precisa de ATP para funcionar oi e ela inclusive é inibida pelo adquirente em que se transformar em mediatamente em App para
fazer a nitrogenase funcionar é uma das características principais a que ela reduz o de nitrogênio ou seja o m2 e várias outras pequenas moléculas com ligação tripla por exemplo acetileno ela também reduz o h mais a H2 mesmo quando o de nitrogênio está presente e da ciência na nos Laboratórios pelo mundo já foram inclusive encontradas nitrogenases alternativas e o ou seja Será que só existe essa nitrogenase contendo mole pequeno e ferro e cientistas dizem que não estudos com bactérias diazotróficas crescendo em meio desprovido de molibidênio mostraram a ocorrência de outros tipos de nitrogenase um contendo
fanatio no lugar do molibdênio e o outro contendo apenas ferro Então são algumas situações observadas aí pelos cientistas a nitrogenase que apresenta apenas o vanádio foi descoberta nos anos oitenta do século 20 eu quero os pesquisadores Bishop os colaboradores eles trabalharam com a bactéria azotobacter chroococcum aquela mesma isolada pelo Bayern Inc e em um mês sem nome de Daniel então eles observarão que na ausência de molibidênio estas bactérias estavam fixando o nitrogênio então elas estavam usando um a nitrogenase alternativa e elas foram encontradas essas alternativas também em outros gêneros de diazotróficos como clostridium rhodobacter a
Madalena aqui tá grafado errado é rodos Perillo Hélio bacterium e azospirillum então esse fato foi impactante Ou seja a descoberta de que a fixação do nitrogénio poderia ocorrer o podem ocorrer na ausência do movimento foi altamente impacto E no meio científico porque antes disso acreditava-se que o molibdênio era essencial para a fixação do n2 hoje parece que a predominância da nitrogenase normal ou seja aquela que apresenta o molibdênio parece ser devido ao simples fato de que a maioria dos estudos sobre bactérias fixadoras do m2 foi feita em meio com mole dênio esta forma outras nitrogenases
podem ser bastante comuns se você já Será que existem além do nitrogenases contendor farmabio por litro Será que existem nitrogenases contendo outros elementos Isso é uma incógnita porque Esta possibilidade não tem sido devidamente explorada pela ciência então é preciso estudar todas as possibilidades todas as formas de nitrogenase que possam existir na natureza voltando a nitrogenase normal aquela que apresenta mole de Grêmio e ferro e é ativada pelo magnésio e funciona com a tp então O que é que nós podemos dizer a nitrogenase é uma enzima altamente versátil por que catalisa e não só o nitrogênio
mais outros elementos outros substratos como O acetileno para etileno por exemplo EA atividade de redução do acetileno que o C2 H2 para etileno que é o C2 H4 H4 tem se tem uma particular importância nos estudos de sistemas fixadores de n2 porque esse ara atividade de redução do acetileno em e é uma sigla para esse essa metodologia é uma técnica muito sensível relativamente rápida e de baixo custo além de fácil condução tão explicando o melhor nos Laboratórios de microbiologia das principais universidades [Música] e os cientistas estudam as claras esse processo da fixação nessas condições controladas
e para isto é eles usam essa tecnologia a ara ou seja são aparelhos que medem a emissão desse gás o etileno a partir do acetileno então em função da em função da quantidade de etileno produzida e determinar a situação determinada lá na presença de bactérias ou dentro de nódulos para eles colocam esses materiais no aparelho nesse espécie de cromatógrafo e medem a produção de apelo de etileno Então se se está ocorrendo produção de etileno e isso é um indício muito forte daqui também está ocorrendo com a redução do n2 a produção de amônia eles fazem
uma correlação entre a quantidade de etileno produzida Oi e a quantidade de nitrogênio supostamente está sendo também fixada ou transformada em amônia é uma técnica simples barata e de fácil execução vários quer dizer utilizado na maioria dos laboratórios de microbiologia que estudam aí a fixação biológica do nitrogênio atmosférico EA reação geral da fixação biológica do n2 utilizando-o a nitrogenase gente pode obter nessa figura 15 dois de Silvia e colaboradores e em outras que nós vamos apresentar na sequência então nós devemos observar nessas figuras as seguintes ocorrências duas moléculas de MG ATP ou seja app acoplado
a magnésio são necessárias para cada elétron transferido Daddy o ginásio e resulta ze para a dinitrogenase então lembre que esses são os dois componentes do complexo nitrogenase e esta forma a reação precisa de 16 moléculas de MG App e vai produzir uma energia equivalente a 112 112 kilocaloria quilocalorias para fazer funcionar o sistema sob condições naturais contudo provavelmente são necessárias de 20 a 30 moléculas vejam bem esse valor de 16 moléculas é o valor de laboratório em condições controladas mas em condições naturais eles acreditam os cientistas e são necessárias de 20 a 30 moléculas de
ATP MG uma vez que o processo é menos eficiente do que Nas condições ótimas de laboratório que dó que a gente vai apresentar diversos esquemas mostrando o funcionamento do complexo então vejo aqui que nós temos os dois e os dois componentes dinitrogenase redutase que a ferro proteína Oi e a dinitrogenase propriamente que é a morph proteína que contém ferro e molibidênio um e esses dois componentes [Música] e formam o grande complexo nitrogenase [Música] Então esse inicialmente esse complexo e esse componente dinitrogenase redutase vai receber os elétrons que são fornecidos por uma proteína chamada ferredoxina reduzida
então a ferredoxina reduzida transfere o elétron para o primeiro componente lá transferir ela entrou Fica então oxidada e esse elétron vai circular Então nesse primeiro componente ao mesmo tempo ele recebe a molécula de ATP acoplada à MG a gente tem uma o elétron foi é transferido para cá e essa molécula foi energizada fui fosforilada fazendo com que esse elétron seja transferido Oi para o segundo componente O que é a morph proteína ou a dinitrogenase Na verdade são muito elétrons para fazer funcionar o sistema aqui ó é através desses oito elétrons esses esses e assim componente
dois vai transformar vai fazer as suas reduções vejam que ele vai utilizar os elétrons para reduzir o n2 e eu ainda mais para amônia e H2 Então isso é uma redução promovida pelos elétrons fornecidos pelo primeiro componente ele também tem essa função não deve reduzir e O acetileno para etileno acabei de falar da técnica ara a redução do acetileno para etileno então se ele faz isso e você pode pode detectar 8 e Lemos Então você vai automaticamente detectar também que esse processo vai concluir que o processo está também o componente vive alginase está também reduzindo
o Enem dois então aqui em linhas Gerais é esse funcionamento do grande e complexo nitrogenase esse esquema já foi tirado de outra fonte Um clássico da bioquímica do lehninger de 1975 e diz basicamente a mesma coisa sendo que no caso aqui ele coloca seis elétrons Vamos tentar interpretar isso aqui também veja bem Olá aqui é o primeiro componente a ferro proteína e aqui é o componente dois amoxi proteína toque a vida hydrogenase redutase e aqui é a dinitrogenase então primeiro componente e vai receber os elétrons da proteína chamada ferredoxina reduzida que possua vida esses elétrons
vieram de uma outra doador chamado o na BH O que é um composto conhecido aí da bioquímica Então os elétrons Então vamos fazer igual circular Ness enzima e nesse nessa fase A ações em cima já recebe as moléculas de ATP acopladas a magnésio então com isso os elétrons vão circulando e nessa fase aqui ele é transferir esse esses elétrons são transferidos para o segundo componente o que vai receber o n2 e esses elétrons Então vão reduzir o Enem dois para mh3u bom Então nesse sistema tá bastante simples mostrando aí o que está acontecendo em termos
de bioquímicos a que os processos que vão resultar na redução do n2 para nh3 e aqui um outro esquema basicamente diz a mesma coisa não é esse foi retirado do Moreira e Siqueira é tão primeiro componente vai receber a fé redoxina reduzida e se transforma em oxidada e o elétron foi transferido aqui para o primeiro componente aqui nessa fase recebe MG App o e conheço os elétrons são transferidos para morph proteína que vai reduzir o n2 para nh3 outros esquemas aí que vocês a gente fala a mesma coisa é um é só para mostrar que
o tema é muito rico a literatura traz muita muita coisa sobre isso se você pesquisar na internet você vai achar dezenas talvez centenas de esquemas que mostram e esses processos de transferência a redução do n2 nada mais é do que um ar resultante do de uma cadeia de transporte de elétrons e vai ocorrer entre esses dois componentes então vocês vão encontrar muitos materiais mostrando aí esse processo fascinante que é a redução do n2 para nh3 [Música] bom então só Resumindo aqui podemos dizer o seguinte que a nitrogenase vai funcionar de acordo com uma sequência de
eventos e a dinitrogenase redutase que é a ferro proteína recebe elétrons de um doador que é a fé redoxina reduzida e ciúme com duas moléculas de ng-app Esse foi o primeiro evento segundo os elétrons são transferidos para a morph proteína a ferro proteína terceiro evento e amorf proteína formam um complexo O que é um complexo nitrogenase e os elétrons são transferidos e 2mg ATP são hidrolisados para cada para 2mg ADP + pi pi [Música] o quarto evento a dinitrogenase redutase A Iá dinitrogenase serviço social e o processo é reiniciado quando a de nitrogênio e recebe
elétrons suficientes se liga com uma molécula de dinitrogênio reduzindo a e liberando a amônia a dinitrogenase tia morph proteína vai aceitar elétrons adicionais da de nitrogenase redutase para repetir o ciclo então como eu falei para vocês é uma cadeia continua de transferência de elétrons de uma planta ou a bactéria tem que estar ativa tem que estar funcionando para que os elétrons através de um metabolismo metabolismo de geral das plantas podem ser própria da fotossíntese no caso das bactérias fotossintetizantes ou no caso das bactérias simbióticas da fotossíntese da planta Hospedeira então de algum lugar esses elétrons
tem que ser fornecidos e para fazer a redução do n2 para mh3 [Música] em algumas curiosidades sobre o funcionamento da nitrogenase a nitrogenase leva 1,25 segundos para formar duas moléculas de amônia a partir de uma molécula de ENEM 2 a outra curiosidade as duas moléculas os dois componentes da do complexo nitrogenase Ou seja a ferro proteína e amorf proteína Tem de se juntar e disse separar oito vezes para reduzir uma molécula de de nitrogênio tela na verdade elas se juntam e se separam Mas ela é sempre funcionam juntas comprá-la ficçao o Enem dois Elas têm
que ciúmes as bactérias fixadoras tem bi sintetizar uma grande quantidade de nitrogenase para manter o processo de fixação do n2 a nitrogenase outra curiosidade corresponde a aproximadamente 10 por cento das proteínas celulares ou seja das bactérias nós estamos falando de bactérias nenhuma planta produz nitrogenase as neutro a nitrogenase e é uma enzima sinterizada unicamente por bactérias diazotróficas isso tem que ficar muito claro então elas correspondem a aproximadamente 10 por cento de todas as proteínas da célula bacteriana mais valores superiores a quarenta por cento têm sido registrados aí nas pescas e essa parte da genética da
nitrogenase eu vou deixar mais a nível de curiosidade eu quero que você Leão depois para soprar tomar conhecimento lá na verdade e a nitrogenase um complexo que funciona com base fatores genéticos e todos esses estudos Foram obtidos a partir da bactéria chamada a klebsiella pneumoniae que é um membro da família das enterobacteriaceae' e muito próxima da escherichia Coli tu já foram definidos aproximadamente 20 genes foram assim sequenciadas foram isolados pelos cientistas 20 genes que comandam o que governo o funcionamento da enzima nitrogenase é o que já missões são produzidos pela bactéria para fazer a produção
da enzima então a complexidade desse sistema não o torna um alvo fácil para os geneticistas complicando a transferência desses genes e para organismos superiores e acredita-se que no futuro plantas como o milho trigo e outros cereais possam ser geneticamente modificadas com genes de fixação do nitrogénio chamados nif tá passando a ter capacidade de fixar o seu próprio nitrogênio então tem muita gente trabalhando nisso lembra em que fixação é uma propriedade das bactérias já pensou se esses genes forem transferidos para as plantas como acontece com as plantas geneticamente modificadas as plantas transgênicas então tem muita gente
e tentando transferir genes nif para outras plantas que não são leguminosas como milho trigo cereais isso seria uma revolução na agricultura Mundial [Música] E aí [Música]
