Il gas di azoto (N2) costituisce circa il 78% dell'atmosfera terrestre. Sebbene sia essenziale per la vita, la maggior parte degli organismi non può utilizzare direttamente l’azoto gassoso. Devono invece fare affidamento sui batteri che fissano l’azoto per convertire l’azoto atmosferico in una forma utilizzabile, come ammoniaca (NH3) o nitrati (NO3-).

La fissazione dell'azoto è un processo che converte il gas azoto atmosferico in ammoniaca. Questo processo può essere effettuato da alcuni tipi di batteri, chiamati batteri che fissano l’azoto, o da processi industriali. I batteri che fissano l'azoto vivono nel terreno o in associazione con le radici di alcune piante, come le leguminose. Usano un enzima chiamato azoto per convertire il gas azoto in ammoniaca.

L'ammoniaca prodotta dai batteri che fissano l'azoto può quindi essere utilizzata dalle piante per sintetizzare proteine ​​e altri composti contenenti azoto. In alternativa, l'ammoniaca può essere convertita in nitrati da altri batteri, che vengono poi assorbiti dalle piante.

Ecco i passaggi chiave coinvolti nella conversione dell'azoto atmosferico in una forma biologicamente utilizzabile:

1. Fissazione dell'azoto :Batteri specializzati, come i rizobi ​​e i cianobatteri, possiedono l'enzima azotosi, che può rompere il forte triplo legame dell'azoto atmosferico (N2). Questi batteri convertono l'N2 in ammoniaca (NH3) attraverso un processo noto come fissazione dell'azoto.

2. Nitrificazione :I batteri nitrificanti, come Nitrosomonas e Nitrobacter, convertono l'ammoniaca in nitriti (NO2-) e poi in nitrati (NO3-). La nitrificazione avviene in condizioni aerobiche, dove è presente ossigeno.

3. Assimilazione :Le piante possono assorbire i nitrati dal terreno attraverso il loro apparato radicale e usarli per sintetizzare proteine, acidi nucleici e altri composti contenenti azoto. Alcune piante, come le leguminose, hanno una relazione simbiotica con i batteri che fissano l’azoto nei loro noduli radicali, consentendo loro di accedere direttamente all’azoto atmosferico.

4. Ammonificazione :Quando le piante e gli animali muoiono, i loro composti contenenti azoto vengono scomposti da organismi decompositori, come funghi e batteri. Questo processo rilascia nuovamente l'ammoniaca nel terreno attraverso un processo chiamato ammonificazione.

5. Denitrificazione :In condizioni anaerobiche, come i terreni impregnati d'acqua, i batteri denitrificanti riconvertono i nitrati e i nitriti in azoto atmosferico. La denitrificazione completa il ciclo dell'azoto restituendo l'azoto all'atmosfera.

Attraverso questi processi, il ciclo dell'azoto garantisce una fornitura continua di azoto biologicamente utilizzabile per gli organismi viventi.