In quanto enzima che viene impiegato da alcuni organismi per fissare la presenza di azoto nell’atmosfera, la nitrogenasi aiuta a mantenere l’equilibrio dei composti nell’aria che respiriamo, prevenendo una sovrabbondanza di azoto (N2) e rendendo il pianeta inabitabile per gli esseri umani . Ecco alcune informazioni su come funziona la nitrogenasi e cosa può accadere quando viene impiegato il processo.
La nitrogenasi è essenziale nel processo di scomposizione del cosiddetto triplo legame che si verifica con gli atomi di azoto. Essenzialmente, ogni atomo di azoto contiene una serie di tre orbitali che fanno parte del guscio dell’atomo. Come due atomi di azoto si legano tra loro, anche gli orbitali si legano. Quindi, dividere i due atomi di azoto legati significa anche separare gli orbitali. La nitrogenasi realizza questo ottenendo donatori di elettroni da ciascuno dei tre orbitali. Mentre ogni orbitale è suddiviso individualmente, il processo non è completo fino a quando tutti e tre non sono stati separati. Sebbene il processo completo per realizzare questa separazione non sia compreso, è noto che la nitrogenasi utilizza sia la proteina MoFe che l’ATP per generare l’energia necessaria per effettuare la separazione.
Quando gli atomi vengono scomposti, la nitrogenasi agisce come catalizzatore per far sì che ciascun atomo si leghi a tre atomi di idrogeno, formando ammoniaca. L’ammoniaca a sua volta si lega al glutammato per formare la glutammina. Generalmente, si presume che siano necessari tre cicli per provocare la formazione di gas azoto atmosferico, sebbene alcuni esperti differiscano sul numero esatto di cicli richiesti.
Lo studio del funzionamento della nitrogenasi è un processo in corso, data la difficoltà di ottenere cristalli di azoto legati alla nitrogenasi. È noto che la nitrogenasi ha la capacità di legare acetilene e monossido di carbonio e che il diazoto è un esempio di substrato competitivo per il legame dell’acetilene. Il diazoto, comunemente indicato come gas esilarante o protossido di azoto, inibisce il legame dell’acetilene agli atomi di azoto e quindi impedisce l’interferenza del legame tra atomi di azoto e idrogeno.
La maggior parte delle forme di nitrogenasi sono inibite dalla presenza di diossigeno, sebbene ci siano sempre nuove scoperte che mettono in dubbio questo. Almeno una forma di nitrogenasi, denominata streptomyces thermautotrophicus, non è soggetta agli effetti di alcun tipo di ossigeno. Mentre c’è ancora molto da scoprire su come funziona la nitrogenasi per creare l’atmosfera su cui si basa gran parte della vita, non c’è dubbio che senza la presenza di enzimi come la nitrogenasi nella nostra atmosfera, la vita come la conosciamo cesserebbe di esistere .