A folyamat részei:
+ Nitrogénmegkötés (fixáció)
Erre a folyamatra kizárólag prokarióták képesek. Mindegyikük rendelkezik egy nitrogenáz nevű enzimmel, melynek ősi jellegét többek között az bizonyítja, hogy az enzim oxigénre érzékeny, annak hatására elbomlik. Ennek ellenére nem minden nitrogénkötő szervezet anaerob. Oxigént használó (aerob) fajaik az enzim környezetét valamilyen biokémiai mechanizmussal oxigénmentesítik a sejten belül.
A nitrogénkötő baktériumok élhetnek szabadon a talajban, ilyen pl. az anaerob Clostridium pasteurianum vagy az aerob Azotobacter. Több fajuk azonban szimbiózisban él magasabbrendű növényekkel, általában pillangósvirágúak gyökerével (Rhizobium fajok), de pl. a Frankia nemzetség tagjai az égerrel és a homoktövissel, a Nostoc kékmoszatfajok pedis a cikászokkal alkotnak szoros közösséget.
Különös jelenség, hogy a pillangósok gyökérszövete nem egyszerűen gümőt képez a baktériumok köré, hanem - a növényeknél egyedülálló módon - egy leghemoglobin nevű anyagot is termel, mely az állati hemoglobinhoz hasonlóan erős oxigénkötő tulajdonságú s ezzel védeni képes a baktérium nitrogenázát.
+ A nitrogén beépítése szerves anyagba
Az állatok növényi vagy más állatok testéből származó fehérjék révén jutnak nitrogénhez (ezt a sémán nem jelöltük). A növények pedig az ammóniának oxo-karbonsavakkal történő egyesítésével állítanak elő aminosavakat s abból fehérhjét (a folyamatot a Biológia III. tankönyv tárgyalja a 78. oldalon). Ha tehát nitrátiont vesz fel a növény (II.b.), akkor azt előbb ammóniává kell alakítania, ami körülményesebbnek tűnik, mint közvetlenül ammóniumiont felvenni (II.a.). Ennek ellenére a növények nitrátfelvétele mégis jelentősebb, mint az NH4+ -felszívás, ugyanis a nitráthoz könnyebb hozzájutni: a negatív töltésű talajkolloidok sokkal kevésbé kötik, mint a pozitív ammóniumiont!
+ Ammonifikáció
A folyamatot számtalan prokarióta mellett gombák is végzik. Lényegileg arról van szó, hogy amikor ezek a heterotróf élőlények kinyerik és lebontják az elhalt szervezetek fehérjéit, a fölösleges nitrogént ammónia formájában a környezetbe leadják.
+ Nitrifikáció
Ez a folyamat mezőgazdasági szempontból igen jelentős. Első szakaszában (IV.a.) az ammóniát a talajban élő nitritbaktériumok (leggyakoribbak a Nitrosomonas nemzetség tagjai) nitritionná oxidálják, eközben energia szabadul fel:
NH4+ + 1,5 O2 = NO2- + H2O + H+
G = -276,9 kJ/mol A nitrifikáció második szakaszát már a nitrátbaktériumnak is nevezett Nitrobacter nemzetség tagjai végzik. Ezek a lények a nitrit továbboxidálásával nyernek energiát:
NO2- + 0,5 O2 = NO3-
G= -71,2 kJ/mol+ Denitrifikáció
A folyamat során a nitrát elemi N2-vé alakul vissza (ritkábban N2O vagy NO is keletkezhet). Ez úgy lehetséges, hogy bizonyos baktériumok (pl. Pseudomonas) nem csak oxigént használhatnak a szerves anyagok eloxidálására, hanem az O2 hiánya esetén nitrátiont is. Az NO3- ugyanis be tud kapcsolódni a terminális oxidáció elektrontranszportláncának (ld. Biológia III.) végéhez és NADH közreműködésével N2 és H2O keletkezik belőle.
forrás: sulinet.hu
