¿En qué se diferencia la reducción biológica del N2 de la de procesos industriales?

1. ¿En qué se diferencia la reducción biológica del N2 de la de procesos industriales? Presentan cinéticas diferentes, en los procesos industriales.

 La biología opera dentro de las limitaciones de temperatura y presión. La reducción biológica de N 2 sigue una cinética muy diferente a la del proceso industrial [ 57 ]. Para ambos procesos, los catalizadores inorgánicos tienen un papel central en la reducción de N 2 . En la industria, la reducción de N 2 podría parecerse a la fijación de nitrógeno prebiótica basada en FeS [ 45 ]. El mayor impedimento para la reducción de N 2 es su energía de activación. El N 2 es muy estable a temperaturas y presiones atmosféricas normales. Por tanto, pocos procesos son capaces de activar N 2 suficientemente para formar moléculas ricas en N. Conversión de N 2 industrial a NH3 a través del proceso de Haber-Bosch (H 2 dependiente) requiere catalizadores a base de Fe, tales como Fe 3 O 4 , de alta presión (200 bar) y temperaturas superiores a 400 ° C [ 58 ]. El proceso de Haber-Bosch consume actualmente alrededor del 1-2% de la producción total de energía del mundo. La fijación biológica de nitrógeno catalizada por la enzima nitrogenasa funciona a presión y temperatura ambiente. En consecuencia, existe un inmenso interés comercial en el mecanismo de fijación biológica de N 2 

Al igual que el uso gradual de átomos de Fe que se encuentran en los sitios activos del complejo nitrogenasa, la reducción de N 2 industrial depende en gran medida del estado físico-químico de los catalizadores. Por lo tanto, el rendimiento de amoníaco se ve afectado como resultado de varios factores, como el tamaño de partícula, la pureza y la disociación subsuperficial de nitrógeno en catalizadores de Fe, lo que conduce a nitruros de hierro como Fe x N [ 59 ].

1. ¿Qué mencionan los autores sobre el complejo de la nitrogenasa? Esta compuesta por dos proteínas, la dinitrogenasa reductasa y la dinitrogenasa. La nitrogenasa es necesaria para que el N2 ingrese al metabolismo.

 Solo hay una forma de que el N 2 ingrese al metabolismo: a través del complejo nitrogenasa. La nitrogenasa consta de dos proteínas, la dinitrogenasa reductasa, que contiene un centro activo basado en FeS y la proteína dinitrogenasa, que alberga un centro de Mo (o V o Fe) que contiene Fe 7 S 9 con un carburo de carbono en el sitio activo [ 52 , 53 ]. Mecánicamente, el complejo trabaja con dinitrogenasa reductasa recolectando la energía de la hidrólisis del ATP y transfiriéndola a través de cambios conformacionales a dinitrogenasa, que luego se une a la molécula de N 2 [ 53 , 54 ]. Los siguientes pasos implican hidrogenaciones secuenciales de la molécula de nitrógeno. Allí, en cuanto a CO2 , la actividad de hidrogenasa es necesaria para entregar electrones de H 2 a N 2 . Esta actividad hidrogenasa es promovida por los grupos FeS del complejo nitrogenasa [ 53 , 55 ], que es el único punto de entrada del N 2 en el metabolismo. Como CODH e hidrogenasa, la nitrogenasa también se remonta a LUCA

1. ¿Qué implicación tendría que la vía de la acetil CoA sea la ruta de fijación de carbono más antigua?  Debió haber algún catalizador para permitir que el H2 reaccionara, siendo este alguna de las tres clases de hidrogenasa conocidas.

Si la vía de la acetil-CoA es la vía de fijación de carbono más antigua, y varias líneas de evidencia indican que ese es el caso [ 14 , 15 , 23 , 24 , 27 , 31 ], todavía hay algunos puntos que deben conectarse. Para que el H 2 haya jugado un papel en la evolución química temprana, requirió activación, requirió catálisis. Es de destacar que el H 2 nunca interactúa directamente con ningún oxidante orgánico (sustrato) en el metabolismo, siempre libera electrones en el metabolismo a través de un catalizador: hidrogenasa. Solo se conocen tres clases de hidrogenasas. Los tres albergan átomos de Fe en su sitio activo [ 32 , 33], los tres albergan enlaces de carbono-metal en su sitio activo [ 26 ]. La enzima central de la vía de acetil-CoA, el único exergónica CO 2 vía de fijación conocido [ 34 , 35 ], es carbono bifuncional monóxido de deshidrogenasa / acetil-CoA sintasa (CODH / ACS), que también alberga los enlaces metálicos carbono. Estas dos actividades, hidrogenasa y CODH / ACS, se remontan al último ancestro universal, LUCA [ 26 ]. Los organismos que utilizan la vía acetil-CoA emplean la bifurcación de electrones a base de flavina para generar ferredoxinas con un potencial reductor menor que el H 2 [ 36 - 38 ]. Así bifurcación de electrones a base de Flavin representa la termodinámica de H 2oxidación, pero ¿qué pasa con la cinética? En las reacciones cinéticamente controladas, los catalizadores pueden tener una influencia importante en la naturaleza de los productos que se acumulan-y lo mismo es cierto para geoquímica CO 2 fijación con H 2 .

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