固氮酶是一種將氮原子還原成氨的酶，是一種由鐵蛋白和鐵鉬蛋白組成的蛋白質(zhì)。鐵蛋白和鐵鉬蛋白對(duì)氧是很敏感的，一旦遇到氧就很快導(dǎo)致固氮酶失活。固氮微生物需要氧氣才能活下去，而固氮的過(guò)程必需是在嚴(yán)格的厭氧環(huán)境中進(jìn)行。怎么進(jìn)行呢？其實(shí)很簡(jiǎn)單。就是固氮要發(fā)生的時(shí)候，固氮酶就用很強(qiáng)的呼吸作用，先把周邊的環(huán)境中的氧都給消耗完，讓細(xì)胞處于低氧狀態(tài)，從而保存固氮酶不被損傷。固氮的過(guò)程中，每個(gè)電子的傳遞需要消耗2-3個(gè)ATP。與此同時(shí)，固氮生物也會(huì)產(chǎn)生氫氣。反應(yīng)式為：N2+8H++8e-生成2NH3+H2。

檢測(cè)樣本中的固氮酶活性，采用的是乙炔還原法，也就是利用固氮酶將乙炔氣體還原成乙烯氣體。通過(guò)氣相色譜的方法，測(cè)定乙烯、乙炔的含量。采用高純的乙炔氣體，高純氮?dú)猓胰矘?biāo)準(zhǔn)氣體。檢測(cè)器為氫火焰離子檢測(cè)器（FID），色譜柱為2M不銹鋼填充柱，柱溫70℃，檢測(cè)器溫度150℃。氫氣、氮?dú)?、空氣按參?shù)設(shè)置完畢。先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)乙炔氣體用氮?dú)膺M(jìn)行梯度稀釋5個(gè)不同的點(diǎn)，進(jìn)樣檢測(cè)，制作乙烯標(biāo)準(zhǔn)曲線。

這個(gè)時(shí)候，要對(duì)樣品進(jìn)行處理。要測(cè)固氮酶的活性，將根瘤樣本沖洗，并去除多余的水分，并將根瘤和植物根系放在一個(gè)封閉的容器中。接著，要注入乙炔，使固氮酶和乙炔發(fā)生反應(yīng)。大概30分鐘，將反應(yīng)后的混合氣體收集起來(lái)，并注入到氣相色譜儀中進(jìn)行測(cè)定，對(duì)圖譜和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。最后，通過(guò)分析乙烯、乙炔的峰面積，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算出樣品中的固氮酶活性。