Beberapa tumbuhan tingkat tinggi, dan beberapa hewan (rayap), telah membentuk asosiasi (simbiosis) dengan diazotrof. Diazotrof adalah mikroba. Mereka dipelajari secara intensif oleh ahli mikrobiologi. Fiksasi nitrogen biologis ditemukan oleh ahli agronomi Jerman Hermann Hellriegel dan ahli mikrobiologi Belanda Martinus Beijerinck. Fiksasi nitrogen biologis (BNF) terjadi ketika nitrogen atmosfer diubah menjadi amonia oleh enzim yang disebut nitrogenase. Nitrogenase enzim yang digunakan oleh beberapa organisme untuk memperbaiki gas nitrogen atmosfer (N 2 ). Hanya ada satu keluarga enzim yang diketahui yang menyelesaikan proses ini. Semua nitrogenase memiliki kofaktor yang mengandung besi dan belerang yang mencakup kompleks heterometal di situs aktif (misalnya, FeMoCo). Pada kebanyakan spesies, kompleks heterometal ini memiliki atom molibdenum pusat. Namun, pada beberapa spesies digantikan oleh vanadium atau atom besi. Enzim yang bertanggung jawab untuk aksi nitrogenase sangat rentan terhadap kerusakan oleh oksigen. Banyak bakteri menghentikan produksi enzim dengan adanya oksigen. Banyak organisme pengikat nitrogen hanya ada dalam kondisi anaerobik, bernafas untuk menurunkan kadar oksigen, atau mengikat oksigen dengan protein. Fiksasi nitrogen biologis (BNF) terjadi ketika nitrogen atmosfer diubah menjadi amonia oleh enzim yang disebut nitrogenase. Reaksi untuk BNF adalah: N 2 + 8 H + + 8 e – → 2 NH 3 + H 2 . Jenis hasil reaksi N 2 memperoleh elektron (lihat di atas persamaan) dan dengan demikian disebut reaksi reduksi. Mekanisme yang tepat dari katalisis tidak diketahui karena kesulitan teknis yang dialami ahli biokimia dalam memvisualisasikan reaksi ini secara in vitro, sehingga urutan yang tepat dari langkah-langkah reaksi ini tidak sepenuhnya dipahami. Meskipun demikian, banyak yang diketahui tentang prosesnya. Sementara pembentukan kesetimbangan amonia dari molekul hidrogen dan nitrogen memiliki entalpi reaksi negatif keseluruhan (yaitu melepaskan energi), penghalang energi untuk aktivasi sangat tinggi tanpa bantuan katalisis, yang dilakukan oleh nitrogenase. Pengurangan enzimatik dari N 2 untuk amonia karena itu memerlukan masukan energi kimia, dibebaskan dari hidrolisis ATP, untuk mengatasi hambatan energi aktivasi.
Soal: Sebutkan dua enzim yang terlibat dalam reduksi nitrogen pada tumbuhan. Apa faktor penting yang terlibat dalam reduksi nitrat oleh salah satu enzim ini?