Kao enzim koji neki organizmi koriste za fiksiranje prisutnosti dušika u atmosferi, nitrogenaza pomaže u održavanju ravnoteže spojeva u zraku koji udišemo, sprječavajući preobilje dušika (N2) i čineći planet nenastanjivim za ljudska bića. . Evo neke pozadine o tome kako djeluje nitrogenaza i što se može dogoditi kada se taj proces koristi.
Nitrogenaza je neophodna u procesu razgradnje onoga što je poznato kao trostruka veza koja se javlja s atomima dušika. U osnovi, svaki atom dušika sadrži niz od tri orbitale koje su dio ljuske atoma. Kako se dva atoma dušika međusobno vežu, orbitale se također vežu. Dakle, cijepanje dvaju vezanih atoma dušika također znači razdvajanje orbitala. Nitrogenaza to postiže dobivanjem donora elektrona sa svake od tri orbitale. Iako se svaka orbitala razlaže zasebno, proces nije dovršen dok se sve tri ne razdvoje. Iako potpuni proces postizanja ovog odvajanja nije shvaćen, poznato je da nitrogenaza koristi i MoFe protein i ATP kako bi generirala energiju za odvajanje.
Kako se atomi razgrađuju, nitrogenaza djeluje kao katalizator koji uzrokuje da se svaki atom veže s tri atoma vodika, tvoreći amonijak. Amonijak se zauzvrat veže s glutamatom da nastane glutamin. Općenito, pretpostavlja se da su tri ciklusa potrebna za stvaranje plina atmosferskog dušika, iako se neki stručnjaci razlikuju oko točnog broja potrebnih ciklusa.
Proučavanje funkcioniranja nitrogenaze je proces koji je u tijeku, zbog poteškoća u dobivanju kristala dušika koji su vezani na nitrogenazu. Poznato je da nitrogenaza ima sposobnost vezanja acetilena i ugljičnog monoksida, te da je didušik primjer supstrata koji je konkurentan za vezanje acetilena. Didušik, koji se obično naziva plin za smijeh ili dušikov oksid, inhibira vezanje acetilena na atome dušika i na taj način sprječava interferenciju veze između atoma dušika i vodika.
Većina oblika nitrogenaze inhibirana je prisutnošću dioksigena, iako uvijek postoje nova otkrića koja to osporavaju. Najmanje jedan oblik nitrogenaze, koji se naziva streptomyces thermautotrophicus, nije podložan učincima bilo koje vrste kisika. Iako još mnogo toga treba otkriti o tome kako nitrogenaza djeluje na stvaranju atmosfere na koju se veći dio života oslanja, nema sumnje da bi bez prisutnosti enzima poput nitrogenaze u našoj atmosferi život kakav poznajemo prestao postojati. .