Известно, что у всех самых разнообразных азотфиксирующих бактерий наличествует один и тот же фермент нитрогеназа, катализирующий связывание молекулярного

Нитрогеназа – многомерный фермент, состоящий из комплекса двух белков. Нитрогеназы из разных азотфиксаторов несколько различаются своими молекулярными массами и содержанием металлов. Этот факт свидетельствует о единстве происхождения азотфиксирующих бактерий. Нитрогеназа появилась у предковой формы бактерий, потом произошла дивергенция, которая привела к разнообразию азотфиксирующих бактерий, у каждой из которых присутствовал ген, кодирующий нитрогеназу.
Процесс азотфиксации идёт при нормальном атмосферном давлении и обычной температуре, но требует большой затраты энергии.
Для активной работы нитрогеназы необходимы микроаэрофильные условия. Молекулярный кислород оказывает повреждающее действие на оба белка нитрогеназы. Микроаэрофильные условия в клубеньке обеспечиваются диффузным барьером для кислорода. Нитрогеназный комплекс, образующий аммиак из воздуха, действует очень экономно. Если в среде обитания достаточно ионов аммония или нитратов, он прекращает работу.
Азот является абсолютно необходимым элементом для всех живых организмов. Основным резервуаром азота служит земная атмосфера. Эукариотические организмы не способны усваивать азот непосредственно из атмосферы. Благодаря наличию фермента нитрогеназы, катализирующего связывание молекулярного азота, у азотфиксирующих бактерий, растения, живущие в симбиозе с ними, могут получать легкодоступный для них азот. Многие растения, животные и грибы имеют способность вступать в симбиоз с азотфиксирующими прокариотами.