ニトロゲナーゼ酵素は、複数のサブユニットで構成される複雑なタンパク質です。 N2の2つの窒素原子間のトリプル結合を破るには、かなりの量のエネルギーが必要です。このプロセスのエネルギーは、細胞内の普遍的なエネルギー通貨であるアデノシン三リン酸（ATP）に由来しています。
窒素固定の全体的な反応は、次のように表現できます。
N2 + 8 H + + 8 E- + 16 ATP→2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 PI
この反応では、N2の1つの分子の減少には、8つの電子（8 E-）と8つの水素イオン（8 H+）が必要です。 ATP分子は、この反応に必要なエネルギーを提供し、その過程でアデノシン二リン酸（ADP）および無機リン酸（PI）に変換されます。
窒素固定は、環境における窒素のサイクリングにとって重要なプロセスです。不活性大気の窒素ガスを植物や他の生物が利用できる形に変換します。植物は土壌からアンモニウム（NH4+）または硝酸イオンを吸収し、タンパク質、核酸、およびその他の窒素含有化合物の合成に使用します。
一部のジアゾトロフィは、アゾトバクターやクロストリジウムなどの自由生活細菌です。彼らは土壌の窒素を固定することができ、植物が利用できるようにします。他のジアゾトロフィは、根粒菌やブラジゾビウムなどの植物と密接に関連している共生細菌です。これらの細菌は、大豆、エンドウ豆、豆などのマメ科植物の根の結節に存在し、固定窒素を提供します。
窒素固定プロセスは、農業生産性を維持し、植物の成長をサポートするために不可欠です。植物は、食品やその他の植物製品を生産するために必要な窒素にアクセスできるようにし、生態系の全体的な健康と持続可能性に貢献します。
