16 ADP + 16 磷酸盐虽然以氢气分子和氮气分子合成氨的反应焓为负值（ΔH = -45.2 kJ/mol NH），但实际上如果没有催化剂的参与该反应的势垒（活化能）一般难以逾越（E = 420 kJ/mol）。因此，在催化过程中，固氮酶需要还原剂（如连二亚硫酸钠，"in vitro"或铁氧化还原蛋白，"in vivo"）和ATP水解过程中释放的大量化学能。固氮酶由瞬间和同源二聚体铁蛋白相连的四聚体钼铁蛋白组成，固氮酶在和被还原、与核甘酸结合的同源二聚体铁蛋白连结时获得了还原力。 每个电子的转移提