Catalysts for Nitrogen Fixation: Nitrogenases, Relevant Chemical Models and Commercial Processes

تثبیت بیولوژیکی نیتروژن بیش از 50 درصد از کل ورودی سالانه عنصر ضروری نیتروژن را برای کشاورزی جهان فراهم می کند. بنابراین، از اهمیت زراعی بسیار بالایی برخوردار است و برای تامین مواد غذایی، به ویژه در کشورهای در حال توسعه، حیاتی است.

این کتاب با فصل‌هایی که توسط کارشناسان مشهور بین‌المللی نوشته شده است، گزارشی جامع و مفصل از تاریخچه شگفت‌انگیز این فرآیند - از جمله اکتشافات شگفت‌انگیز نیتروژنازهای مستقل از مولیبدن و نیتروژناز وابسته به سوپراکسید ارائه می‌کند. مروری بر تلاش‌های انسان برای تقلید از فرآیند بیولوژیکی - با موفقیت بیشتر با فرآیند تجاری غالب هابر-بوش. و وضعیت فعلی هنر درک با توجه به آنزیم ها - به نام نیتروژناز - مسئول تثبیت بیولوژیکی نیتروژن است.

فصل های اولیه از یک رویکرد تاریخی به فرآیندهای بیولوژیکی و صنعتی استفاده می کنند و به دنبال آن مروری بر روش های سنجش ارائه می شود. مجموعه فصول بعدی بر روی آنزیم کلاسیک، نیتروژناز مولیبدن تمرکز دارد و جزئیات بیوسنتز، ساختار، ترکیب، و مکانیسم عمل آن و همچنین جزئیات نحوه ساخت انواع پروتئین های دو جزء آن توسط فناوری DNA نوترکیب و نحوه تکنیک های محاسباتی را توضیح می دهد. اعمال می شوند. مدل‌سازی پیچیده شیمیایی خوشه‌های حاوی فلز در آنزیم در ادامه مرور می‌شود، و به دنبال آن دو نیتروژناز مستقل از مولیبدن - ابتدا آنزیم حاوی وانادیوم و سپس نیتروژناز فقط آهن - همراه با برخی از افکار چرا وجود دارند! سپس یک درمان به روز از خواص واضح "غیر کلاسیک" نیتروژناز وابسته به سوپراکسید، که شباهت بیشتری به هیدروکسیلازهای حاوی مولیبدن و آنزیم‌های مرتبط مانند نیترات ردوکتاز دارد، دنبال می‌شود و سایر نیتروژنازها را انجام می‌دهد. هر فصل شامل فهرست گسترده ای از منابع است.

این کتاب اولین جلد از یک مجموعه جامع هفت جلدی است. هیچ اثر موجود دیگری پوشش به روز و عمیق این مجموعه و این جلد را ارائه نمی دهد. این کتاب در نظر گرفته شده است تا به عنوان یک کار مرجع ضروری برای همه دانشمندانی که در این زمینه کار می کنند، از جمله کشاورزی و حوزه فلزات در زیست شناسی مرتبط با آن، خدمت کند. برای کمک به دانش آموزان برای ورود به این حوزه چالش برانگیز تحقیق؛ و فراهم کردن دسترسی آسان مدیران علوم به اطلاعات حیاتی مرتبط.

Biological nitrogen fixation provides more than 50% of the total annual input of the essential element nitrogen to world agriculture. Thus, it is of immense agronomic importance and critical to food supplies, particularly in developing countries.

This book, with chapters authored by internationally renowned experts, provides a comprehensive and detailed account of the fascinating history of the process - including the surprising discoveries of molybdenum-independent nitrogenases and superoxide-dependent nitrogenase; a review of Man's attempts to emulate the biological process - most successfully with the commercially dominant Haber-Bosch process; and the current state of the understanding art with respect to the enzymes - called nitrogenases - responsible for biological nitrogen fixation.

The initial chapters use a historical approach to the biological and industrial processes, followed by an overview of assay methodologies. The next set of chapters focuses on the classical enzyme, the molybdenum nitrogenase, and details its biosynthesis, structure, composition, and mechanism of action as well as detailing both how variants of its two component proteins are constructed by recombinant DNA technology and how computational techniques are being applied. The sophisticated chemical modelling of the metal-containing clusters in the enzyme is reviewed next, followed by a description of the two molybdenum-independent nitrogenases - first, the vanadium-containing enzyme and then the iron-only nitrogenase - together with some thoughts as to why they exist! Then follows an up-to-date treatment of the clearly "non-classical" properties of the superoxide-dependent nitrogenase, which more closely resembles molybdenum-containing hydroxylases and related enzymes, like nitrate reductase, that it does the other nitrogenases. Each chapter contains an extensive list of references.

This book is the self-contained first volume of a comprehensive seven-volume series. No other available work provides the up-to-date and in-depth coverage of this series and this volume. This book is intended to serve as an indispensable reference work for all scientists working in this area, including agriculture and the closely related metals-in-biology area; to assist students to enter this challenging area of research; and to provide science administrators easy access to vital relevant information.