Ως ένζυμο που χρησιμοποιείται από ορισμένους οργανισμούς για να καθορίσει την παρουσία αζώτου στην ατμόσφαιρα, η νιτρογενάση βοηθά στη διατήρηση της ισορροπίας των ενώσεων στον αέρα που αναπνέουμε, αποτρέποντας την υπερβολική αφθονία αζώτου (N2) και καθιστώντας τον πλανήτη μη κατοικήσιμο για τον άνθρωπο. . Ακολουθεί κάποιο υπόβαθρο για το πώς λειτουργεί η νιτρογενάση και τι μπορεί να συμβεί όταν χρησιμοποιείται η διαδικασία.
Η νιτρογενάση είναι απαραίτητη στη διαδικασία διάσπασης αυτού που είναι γνωστό ως ο τριπλός δεσμός που εμφανίζεται με τα άτομα αζώτου. Ουσιαστικά, κάθε άτομο αζώτου περιέχει μια σειρά από τρία τροχιακά που αποτελούν μέρος του κελύφους του ατόμου. Καθώς δύο άτομα αζώτου συνδέονται μεταξύ τους, τα τροχιακά συνδέονται επίσης. Έτσι, η διάσπαση των δύο συνδεδεμένων ατόμων αζώτου σημαίνει επίσης διαχωρισμό των τροχιακών. Η νιτρογενάση το επιτυγχάνει λαμβάνοντας δότες ηλεκτρονίων από καθένα από τα τρία τροχιακά. Ενώ κάθε τροχιακό αναλύεται ξεχωριστά, η διαδικασία δεν ολοκληρώνεται μέχρι να διαχωριστούν και τα τρία. Αν και η πλήρης διαδικασία για την επίτευξη αυτού του διαχωρισμού δεν είναι κατανοητή, είναι γνωστό ότι η νιτρογενάση χρησιμοποιεί τόσο την πρωτεΐνη MoFe όσο και την ΑΤΡ προκειμένου να παράγει την ενέργεια για την πραγματοποίηση του διαχωρισμού.
Καθώς τα άτομα διασπώνται, η νιτρογενάση δρα ως καταλύτης για να προκαλέσει κάθε άτομο να συνδεθεί με τρία άτομα υδρογόνου, σχηματίζοντας αμμωνία. Η αμμωνία με τη σειρά της συνδέεται με το γλουταμικό για να σχηματίσει γλουταμίνη. Γενικά, θεωρείται ότι απαιτούνται τρεις κύκλοι για να καταλήξουν στο σχηματισμό ατμοσφαιρικού αερίου αζώτου, αν και ορισμένοι ειδικοί διαφέρουν ως προς τον ακριβή αριθμό των απαιτούμενων κύκλων.
Η μελέτη του τρόπου λειτουργίας της νιτρογενάσης είναι μια συνεχής διαδικασία, λόγω της δυσκολίας απόκτησης κρυστάλλων αζώτου που συνδέονται με τη νιτρογενάση. Είναι γνωστό ότι η νιτρογενάση έχει την ικανότητα να δεσμεύει ακετυλένιο και μονοξείδιο του άνθρακα, και ότι το δινιάζωτο είναι ένα παράδειγμα υποστρώματος που είναι ανταγωνιστικό για τη δέσμευση ακετυλενίου. Το δι άζωτο, που συνήθως αναφέρεται ως αέριο γέλιου ή οξείδιο του αζώτου, αναστέλλει τη δέσμευση της ακετυλίνης με τα άτομα αζώτου και έτσι αποτρέπει την παρεμβολή του δεσμού μεταξύ ατόμων αζώτου και υδρογόνου.
Οι περισσότερες μορφές νιτρογενάσης αναστέλλονται από την παρουσία διοοξυγόνου, αν και πάντα υπάρχουν νέες ανακαλύψεις που το αμφισβητούν. Τουλάχιστον μία μορφή νιτρογενάσης, που αναφέρεται ως streptomyces thermautotrophicus, δεν υπόκειται στις επιδράσεις οποιουδήποτε τύπου οξυγόνου. Ενώ υπάρχουν ακόμη πολλά να ανακαλύψουμε για το πώς λειτουργεί η νιτρογενάση για να δημιουργήσει την ατμόσφαιρα στην οποία βασίζεται μεγάλο μέρος της ζωής, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι χωρίς την παρουσία ενζύμων όπως η νιτρογενάση στην ατμόσφαιρά μας, η ζωή όπως την ξέρουμε θα έπαυε να υπάρχει .