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本酶催化的反应为8 Reduced Ferredoxin + 8 H+ + N2 + 16 ATP + 16 H2O = 8 Oxidized Ferredoxin + H2 + 2 NH3 + 16 ADP + 16 Phosphate，系统名称为Ferredoxin:dinitrogen Oxidoreductase (ATP-Hydrolysing, Molybdenum-Dependent)，需要Mg2+。该酶是由两个组分（即二氮还原酶和二氮酶）组成的复合物。二氮还原酶是一种[4Fe-4S]蛋白，在两分子ATP存在下，将一个电子从铁氧还蛋白转移到二氮酶组分。二氮酶是一种钼铁蛋白，通过联亚胺（diazene）和肼中间体，以三次连续的两电子还原将二氮还原为两分子氨。还原以化学计量量形成氢气开始 [2]。乙炔被还原为乙烯（但只能非常缓慢地还原为乙烷），叠氮化物被还原为氮气和氨，氰化物被还原为甲烷和氨。在缺乏合适底物时，缓慢形成氢气。铁氧还蛋白可被黄素氧还蛋白替代 [参见EC 1.19.6.1，固氮酶（黄素氧还蛋白）]。该酶不还原CO（参见EC 1.18.6.2，钒依赖性固氮酶）。
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