Dissimilatorisk (respiratorisk) nitratreduksjon

Det første enzymatiske trinnet katalyseres av en nitrat reduktase som inneholder molybden  og produktet er nitritt (NO₂^-). Neste trinn katalyseres av nitritt reduktase som er forskjellig fra det assimilatoriske enzymet. 

Nitrat reduktase:

NO₃^- + 2e^- + 2H⁺ ↔ NO₂^- + H₂O

Neste trinn er nå enten til ammonium eller til nitrogen.

Det er mange forskjellige typer nitritt reductase som katalyserer overgangen NO₂^- → NH₄⁺

Veien til nitrogengass (N₂) skjer via intermediatene nitrogenmonoksid og lystgass.

Nitritt reduktase som også kan katalysere nitritt til nitrogenmonoksid (NO):

NO₂^- + 2e^- + 2H⁺ ↔ NO  + H₂O

Nitrogenoksid reduktase:

2NO + 2e^- + 2H₊ ↔ N₂O + H₂O

Dinitrogenoksid reduktase:

N₂O + 2e^- + 2H⁺ ↔ N₂ + H₂O 

Oppsummert:

2NO₃^- + 10e^- + 12H⁺ → N₂ + 6H₂O

Noen bakterier kan redusere nitritt til ammonium. De fleste denitrifiserende bakteriene er fakultativt aerobe. Elektronkilder for vekst kan være f.eks. acetat, succinat eller etanol.

Bakterier inneholder i tillegg til assimilatorisk nitrat reduktase, dissimilatorisk respiratorisk (nitratrespirasjon) nitrat reduktase i membraner, samt  dissimilatorisk nitrat reduktase i periplasma.  

Dissimilatorisk nitrrittreduksjon

Dissimilatorisk nitrrittreduksjon er ogs kalt respiratorisk nitritt ammonifisering

Reduksjon av nitritt kan enten skje assimilatorisk for å alge ammonium som skal inngå i organiske molekyler i metabolismen i planter eller bakterier) eller alternativt dissimilatorisk hvor nitritt blir brukt som terminal elektronakseptor hos bakterier under anaerobe forhold hvor det ikke er oksygen tilstede. Redokspotensialet E₀’ ved pH= 7 for redoksparet NO₂−/NH₄⁺ ved pH=7 E₀’= +0.34 V og tilsvarende for redoksparene format/CO₂  er E₀’= −0.42 V , redoksparet H2/H+ E₀’=−0.42 V) og svoelparet  HS⁻/S^o  E₀’=−0.27 V (elektrokjemi). 

Respiratorisk nitritt ammonifisering hos anaerobe bakterier hvor vor det blir laget en elektrokjemisk protongradient over membraner brukt til frakte elektroner fra format (HCOO^-) eller hydrogen (H₂) til nitritt

Enzymet cytokrom c nitritt reduktase katalyserer reduksjon av nitritt (NO₂^-) til ammonium med bruk av seks elektroner o g deltar i reduksjon av nitrat til ammonium.  Cytokrom c nitritt reduktase blir brukt i anaerobe bakterier som bruker nitritt som terminal elektronakseptor under anaerobe forhold hvor det ikke er oksygen tilstede. Reaksjonen er viktig i global nitrogensyklus.  Elektroner blir fraktet fra respiratoriske kinoner i elektrontransportkjeden og enzymene format dehydrogenase og hydrogenase blir brukt til å lage en protondrivende kraft

Format dehydrogenase kan katalysere reaksjoner som omdanner format (maursyre)

formate + NAD⁺ ↔ CO₂ + NADH + H⁺

format + 2 ferri(Fe³⁺)cytokrom b₁ ↔ CO₂ + 2 ferro(Fe²⁺)cytockrom b₁ + 2 H+

Eller via en hydogenase

Totalreaksjon for format:

HCOO^- + NO₂^- + 5H⁺   →  3CO₂ + NH₄⁺ + H₂O

Totalreaksjon med hydrogen (H₂):

3H₂ + NO₂^- + 2H+  → NH₄⁺ + H₂O

Eller med hydrogensulfid (HS^-) hvor det blir dannet svovelkorn (S^o):

3HS^- + NO₂^- + 5H⁺ →  + NH₄⁺ + 3S^o + 2H₂O

Eksempler på bakterier som vokser anaerobt  med espiratorisk nitritt ammonifisering er Desulfovibrio desulfuricans (H₂), Escherichia coli (format), Desulfovibrio gigas (H₂), Campylobacter sputorum (format), Wolinella succinogenes (format), og har en viktig funksjon i global nitrogensyklus. 

Litteratur

Wikipedia

Tilbake til hovedside