Como enzima que es empleada por algunos organismos para fijar la presencia de nitrógeno en la atmósfera, la nitrogenasa ayuda a mantener el equilibrio de compuestos dentro del aire que respiramos, evitando una sobreabundancia de nitrógeno (N2) y haciendo que el planeta sea inhabitable para los seres humanos. . Aquí hay algunos antecedentes sobre cómo funciona la nitrogenasa y qué puede suceder cuando se emplea el proceso.
La nitrogenasa es esencial en el proceso de descomposición de lo que se conoce como el triple enlace que ocurre con los átomos de nitrógeno. Esencialmente, cada átomo de nitrógeno contiene una serie de tres orbitales que forman parte de la capa del átomo. Cuando dos átomos de nitrógeno se unen entre sí, los orbitales también se unen. Por lo tanto, dividir los dos átomos de nitrógeno enlazados también significa separar los orbitales. La nitrogenasa logra esto al obtener donantes de electrones de cada uno de los tres orbitales. Si bien cada orbital se descompone individualmente, el proceso no se completa hasta que los tres se hayan separado. Si bien no se comprende el proceso completo para lograr esta separación, se sabe que la nitrogenasa utiliza tanto la proteína MoFe como el ATP para generar la energía necesaria para efectuar la separación.
A medida que se descomponen los átomos, la nitrogenasa actúa como catalizador para hacer que cada átomo se una a tres átomos de hidrógeno, formando amoníaco. El amoníaco, a su vez, se une al glutamato para formar glutamina. En general, se supone que se requieren tres ciclos para dar como resultado la formación de gas nitrógeno atmosférico, aunque algunos expertos difieren en cuanto al número exacto de ciclos necesarios.
El estudio del funcionamiento de la nitrogenasa es un proceso continuo, debido a la dificultad para obtener cristales de nitrógeno que se unen a la nitrogenasa. Se sabe que la nitrogenasa tiene la capacidad de unir acetileno y monóxido de carbono, y que el dinitrógeno es un ejemplo de un sustrato que es competitivo para la unión de acetileno. El dinitrógeno, comúnmente conocido como gas de la risa u óxido nitroso, inhibe la unión del acetileno a los átomos de nitrógeno y así evita la interferencia de la unión entre los átomos de nitrógeno y el hidrógeno.
La mayoría de las formas de nitrogenasa son inhibidas por la presencia de dioxígeno, aunque siempre hay nuevos descubrimientos que desafían esto. Al menos una forma de nitrogenasa, denominada streptomyces thermautotrophicus, no está sujeta a los efectos de ningún tipo de oxígeno. Si bien todavía hay mucho por descubrir sobre cómo funciona la nitrogenasa para crear la atmósfera de la que depende gran parte de la vida, no cabe duda de que sin la presencia de enzimas como la nitrogenasa en nuestra atmósfera, la vida tal como la conocemos dejaría de existir. .