Consulte el siguiente enlace Fijación de nitrógeno para obtener un poco de información general.
La fijación de nitrógeno es una energía increíblemente intensiva para las bacterias. Se necesitan 16 moléculas de ATP para convertir 1 molécula de nitrógeno en 2 moléculas de amoníaco. Si pudiéramos diseñar Azotobacter vinelandii para fijar más nitrógeno, el costo sería que su tasa de reproducción disminuiría. La selección natural entra en acción en ese punto , y Azotobacter no modificado por ingeniería genética y otros microbios ya presentes en el medio ambiente crecerían tan rápidamente que diluirían la población de Azotobacter modificada hasta el olvido. Puede utilizar el Análisis de equilibrio de flujo para verificar esto, si está dispuesto a comprender las matemáticas y la red metabólica detrás de él.
Las bacterias fijadoras de nitrógeno económicamente significativas residen en legumbres (frijoles y guisantes). La bacteria infecta la raíz de la planta y le indica a la planta que desarrolle un nódulo de raíz en el sitio de la infección. La relación con la planta y el nódulo de la raíz proporciona dos comodidades para la bacteria:
- ¿Qué asignatura debo elegir, física o biología?
- Si tuviera que elegir entre Química, Física o Biología, ¿cuál elegiría?
- ¿Es un requisito previo para la vida sostenible en un planeta tener una biomasa alimentándose de CO2, liberando O2 y uno respirando O2 y exhalando CO2?
- ¿Por qué la física es matemáticamente más rigurosa que la química o la biología?
- ¿Cuáles son algunos ejemplos de productos químicos autorreplicantes (de donde comenzó la vida)?
- La planta proporciona a las bacterias azúcares libres. Este es el incentivo que la planta proporciona a las bacterias para fijar el nitrógeno. Sin este incentivo, las bacterias no tendrían suficiente energía para producir amoníaco.
- El nódulo raíz es un ambiente anaeróbico. Las enzimas nitrogenasas en las vías de fijación de nitrógeno son inactivadas por el oxígeno, porque contienen grandes cantidades de grupos de Fe-S sensibles al oxígeno, que son el componente catalítico “clave” de la enzima.
Este es un doble golpe contra el uso de Azotobacter; si es aeróbico, la fijación de nitrógeno no puede ocurrir, y si está en un ambiente anaeróbico, Azotobacter solo puede confiar en la glucólisis y las vías catabólicas anaeróbicas relacionadas para producir ATP, todas las cuales son extremadamente ineficientes están produciendo ATP a una tasa de 2 a 4 ATP por glucosa, en comparación con el metabolismo aeróbico que produce 28-32 ATP por glucosa.
En la práctica, el Proceso Haber es una forma mucho más práctica de devolver el nitrógeno a los suelos agotados. Ha estado en uso durante un siglo y, en promedio, aproximadamente la mitad de los átomos de nitrógeno en los cuerpos de los humanos que viven actualmente se han sometido al Proceso de Haber en algún momento u otro.
