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本酶催化的反应为12 Reduced Ferredoxin + 12 H+ + N2 + 40 ATP + 40 H2O = 12 Oxidized Ferredoxin + 3 H2 + 2 NH3 + 40 ADP + 40 Phosphate，系统名称为Ferredoxin:dinitrogen Oxidoreductase (ATP-Hydrolysing, Vanadium-Dependent)，需要 Mg2+。该酶最初分离自细菌棕色固氮菌（Azotobacter vinelandii），是由两个组分（即二氮还原酶和二氮酶）构成的复合物。二氮还原酶是一种 [4Fe-4S] 蛋白，在 ATP 存在下将一个电子从铁氧还蛋白转移给二氮酶组分。二氮酶是一种钒铁蛋白，通过经二亚胺和肼的三次连续双电子还原将二氮还原为两分子氨。与钼依赖固氮酶（EC 1.18.6.1）相比，该酶产生更多二氢，且每还原一个二氮分子消耗更多 ATP。与 EC 1.18.6.1 不同，该酶还可以 CO 为底物，生成乙烯、乙烷和丙烷 [7,9]。
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