Нитратредуктаза
Нитратредуктаза - фермент, отвечающий в растительной клетке за восстановление нитрата до нитрита. Это сложный высокомолекулярный фермент (до 500 кДа, в зависимости от источника выделения), который содержит несколько простетических групп, включая ФАД и молибден, однако роль этих компонентов в процессе восстановления нитратов известна пока недостаточно. Фермент локализован, по-видимому, в растворимой части клетки и в большинстве случаев у высших растений специфично нуждается в НАДН в качестве донора электронов в процессе восстановления. При ферментативном превращении нитрата в нитрит, осуществляемом при участии нитратредуктазы, субстрат (нитрат) перед восстановлением, как полагают, непосредственно связывается с молибденсодержащим центром фермента. В целом процесс восстановления нитрата до аммония через нитрит можно представить следующим образом:
Предполагают, что молибденсодержащий центр нитратредуктазы обеспечивает удаление только одного кислородного атома из нитрата, что позволяет избежать образования NO, N2O, N2, т.е. денитрификации. При удалении из нитрата атома кислорода образующийся нитрит связывается с нитритредуктазой по атому азота, и процесс восстановления завершается без потерь азота.
Нитратредуктаза - ключевой фермент в регуляции восстановления нитратов в ходе ассимиляции азота у высших, растений. Активность нитратредуктазы в клетках высших растений можно индуцировать путем внесения субстрата, нитрата; фермент может существовать в двух стабильных формах, одна из которых активна в восстановлении нитрата, а другая — неактивна. Взаимопревращение этих форм осуществляется посредством механизма окисления — восстановления, и в восстановительных условиях активная форма превращается в неактивную. Окислительно-восстановительный потенциал внутри клетки может отчасти регулировать активность нитратредуктазы: увеличение содержания Восстановленных пиридиннуклеотидов, т.е, восстановительного потенциала, может привести к инактивации фермента. Предполагают, что в клетках зеленых водорослей активность нитратредуктазы может регулироваться содержанием аммония, добавление которого в питательную среду, уже содержащую нитраты, может усилить инактивацию нитратредуктазы в клетке и в конечном счете вызвать подавление синтеза фермента. Возможно, действие аммония опосредовано изменениями окислительно-восстановительного потенциала клетки, поскольку в присутствии аммония в зеленых водорослях усиливается накопление восстановленных пиридиннуклеотидов.
Обмен нитратов, по-видимому, тесно связан и с фотосинтезом, поскольку было показано, что при низкой интенсивности освещения нитраты накапливаются в листьях растений. Причиной тому служит, видимо, снижение уровня восстановленных пиридиннуклеотидов в цитоплазме клеток листьев вследствие уменьшившегося поступления гликолитических интермедиатов из хлоропластов в цитоплазму в результате ослабления фото синтетической фиксации CO2 в хлоропластах. Окисление этих интермедиатов гликолиза (например, глицеральдегид-3-фосфата) обычно является источником НАДН в цитоплазме, и этот НАДН используется затем в цитоплазматических процессах восстановления, включая и восстановление нитратов.
