Nitrogenasenzymet är ett komplext protein som består av flera subenheter. Det krävs en betydande mängd energi för att bryta trippelbindningen mellan de två kväveatomerna i N2. Energin för denna process kommer från adenosintrifosfat (ATP), som är en universell energivaluta i celler.
Den övergripande reaktionen för kvävefixering kan representeras enligt följande:
N2 + 8 H+ + 8 e- + 16 ATP → 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi
I denna reaktion krävs åtta elektroner (8 e-) och åtta vätejoner (8 H+) för reduktion av en molekyl N2. ATP-molekylerna ger den energi som behövs för denna reaktion, och de omvandlas till adenosindifosfat (ADP) och oorganiskt fosfat (Pi) i processen.
Kvävefixering är en viktig process för kretsloppet av kväve i miljön. Den omvandlar inert atmosfärisk kvävgas till en form som kan användas av växter och andra organismer. Växter absorberar ammonium (NH4+) eller nitratjoner (NO3-) från jorden, som sedan används för att syntetisera proteiner, nukleinsyror och andra kvävehaltiga föreningar.
Vissa diazotrofer är frilevande bakterier, såsom Azotobacter och Clostridium. De kan fixera kväve i jorden, vilket gör det tillgängligt för växter. Andra diazotrofer är symbiotiska bakterier som lever i nära anslutning till växter, såsom Rhizobium och Bradyrhizobium. Dessa bakterier finns i knölar på rötterna av baljväxter, såsom sojabönor, ärtor och bönor, och förser dem med fixerat kväve.
Kvävefixeringsprocessen är avgörande för att upprätthålla jordbrukets produktivitet och stödja växttillväxt. Det säkerställer att växter har tillgång till det kväve de behöver för att producera mat och andra växtprodukter, vilket bidrar till ekosystemens övergripande hälsa och hållbarhet.
