O gás nitrogênio (N2) constitui cerca de 78% da atmosfera da Terra. Embora seja essencial para a vida, a maioria dos organismos não pode usar diretamente o gás nitrogênio. Em vez disso, devem contar com bactérias fixadoras de azoto para converter o azoto atmosférico numa forma utilizável, como o amoníaco (NH3) ou os nitratos (NO3-).

A fixação de nitrogênio é um processo que converte o gás nitrogênio atmosférico em amônia. Este processo pode ser realizado por certos tipos de bactérias, chamadas bactérias fixadoras de nitrogênio, ou por processos industriais. As bactérias fixadoras de nitrogênio vivem no solo ou em associação com as raízes de certas plantas, como as leguminosas. Eles usam uma enzima chamada nitrogenase para converter o gás nitrogênio em amônia.

A amônia produzida pelas bactérias fixadoras de nitrogênio pode então ser usada pelas plantas para sintetizar proteínas e outros compostos contendo nitrogênio. Alternativamente, a amônia pode ser convertida em nitratos por outras bactérias, que são então absorvidas pelas plantas.

Aqui estão as principais etapas envolvidas na conversão do nitrogênio atmosférico em uma forma biologicamente utilizável:

1. Fixação de nitrogênio :Bactérias especializadas, como Rhizobia e Cyanobacteria, possuem a enzima nitrogenase, que pode quebrar a forte ligação tripla do nitrogênio atmosférico (N2). Essas bactérias convertem N2 em amônia (NH3) por meio de um processo conhecido como fixação de nitrogênio.

2. Nitrificação :Bactérias nitrificantes, como Nitrosomonas e Nitrobacter, convertem amônia em nitritos (NO2-) e depois em nitratos (NO3-). A nitrificação ocorre em condições aeróbicas, onde o oxigênio está presente.

3. Assimilação :As plantas podem absorver nitratos do solo através de seus sistemas radiculares e usá-los para sintetizar proteínas, ácidos nucléicos e outros compostos contendo nitrogênio. Algumas plantas, como as leguminosas, têm uma relação simbiótica com bactérias fixadoras de nitrogênio nos nódulos de suas raízes, permitindo-lhes acessar diretamente o nitrogênio atmosférico.

4. Amonificação :Quando plantas e animais morrem, seus compostos contendo nitrogênio são decompostos por organismos decompositores, como fungos e bactérias. Este processo libera amônia de volta ao solo por meio de um processo chamado amonificação.

5. Desnitrificação :Em condições anaeróbicas, como solos alagados, as bactérias desnitrificantes convertem nitratos e nitritos novamente em nitrogênio atmosférico. A desnitrificação completa o ciclo do nitrogênio, devolvendo o nitrogênio à atmosfera.

Através destes processos, o ciclo do nitrogênio garante um fornecimento contínuo de nitrogênio biologicamente utilizável para os organismos vivos.