Stickstoffase
Die Stickstoffase ist ein Enzymkomplex, der den atmosphärischen Stickstoff (N₂) zu Ammoniak (NH₃) reduziert – der ersten biologisch verfügbaren Form von Stickstoff. Nur bestimmte Mikroorganismen, die Diazotrophen, besitzen dieses Enzym.
Die Stickstoffase besteht aus zwei Proteinuntereinheiten – einer Eisenprotein-Komponente (Fe-Protein) und einer Molybdän-Eisen-Komponente (MoFe-Protein). Mit Hilfe von ATP und Elektronen spaltet sie das extrem stabile N₂-Molekül:
N₂ + 8 H⁺ + 8 e⁻ + 16 ATP → 2 NH₃ + H₂ + 16 ADP + 16 Pᵢ.
Da das Enzym sehr sauerstoffempfindlich ist, findet die Reaktion meist unter anaeroben oder mikroaerophilen Bedingungen statt – etwa in Wurzelknöllchen oder innerhalb bakterieller Biofilme.
Die Stickstoffase ist der Schlüssel zur biologischen Stickstofffixierung und damit für das Leben auf der Erde unverzichtbar. In der Pflanzenforschung spielt sie eine zentrale Rolle beim Versuch, Nicht-Leguminosen wie Weizen oder Mais an natürliche Stickstofflieferanten zu koppeln – ein wichtiger Schritt hin zu nachhaltigerer Landwirtschaft.