Nitrogen adalah senyawa utama di atmosfer bumi , sekitar 80% dari udara adalah molekul nitrogen, N 2 . Oleh karena itu masuk akal jika itu adalah salah satu senyawa penting bagi kehidupan, karena jumlahnya begitu banyak, tidak menggunakannya akan rumit. Namun, nitrogen molekuler tidak dapat diasimilasi oleh sebagian besar bentuk kehidupan saat ini. Hanya sejumlah kecil bakteri yang mampu menangkap nitrogen atmosfer dan mengubahnya menjadi molekul yang dapat diasimilasi oleh makhluk hidup lain. Anda dapat membaca lebih lanjut tentang fiksasi nitrogen di artikel kami di sini . Selain itu, ada proses kebalikan dari nitrifikasi, denitrifikasi . Berkat itu, nitrogen kembali ke atmosfer dan menutup siklus nitrogen.
Nitrat digunakan sebagai pupuk, diperoleh secara industri oleh bakteri.
Dalam proses fiksasi nitrogen , N 2 diubah menjadi amonium, NH3 , senyawa ini dapat diubah (melalui nitrifikasi) menjadi bentuk nitrogen lain yang dapat digabungkan, seperti nitrat NO 3 dan nitrit NO 2 . Adalah ahli mikrobiologi Rusia Sergéi Vinogradski yang menemukan proses nitrifikasi bakteri tanah dan, dengan itu, mengambil langkah pertama menuju pengetahuan kemoautotrofi (penggunaan senyawa anorganik tereduksi untuk memperoleh energi, berlawanan dengan kemoheterotrofi, yang menggunakan senyawa organik untuk energi).
Proses dimana makhluk hidup mengubah amonium (NH 3 ) menjadi nitrit (NO 2 ) dikenal sebagai nitritasi, kemudian NO 2 dapat dioksidasi menjadi nitrat, NO 3 , dalam proses yang dikenal sebagai nitrasi. Himpunan dari dua proses ini, yang sering terjadi dengan cara yang saling terkait, dikenal sebagai nitrifikasi. Kedua proses, seperti fiksasi nitrogen, dilakukan secara eksklusif oleh beberapa genera bakteri.
Proses nitritation dilakukan oleh spesies dari genus Nitrosomonas dan Nitrococcus dan generasi NO 3 yang dilakukan oleh bakteri dari genus Nitrobacter. Bakteri ini bersifat autotrofik, yaitu menggunakan CO 2 sebagai sumber karbon untuk hidup dan menggunakan energi yang dihasilkan dari oksidasi senyawa tersebut untuk memperoleh ATP sebagai molekul penyimpan energi. Baik dalam nitritasi dan nitrasi, elektron dan dua proton diperoleh, yang akan digunakan oleh ATPase dan rantai transpor elektron untuk mendapatkan energi . Kinerja energi dari proses ini kontras dengan permintaan energi yang tinggi yang dibutuhkan oleh fiksasi nitrogen.
Dalam proses nitritasi, molekul amonium (NH 3 ) dioksidasi dengan molekul oksigen molekul (O 2 ), melepaskan 3 hidrogen dalam bentuk terprotonasi dan dua elektron . Di sisi lain, selama nitrasi, NO 2 dioksidasi dengan molekul air (H 2 O), melepaskan dua hidrogen (2H + ) dan 2 elektron lagi, memperoleh NO 3 .
Nitrat adalah bentuk nitrogen yang dapat diasimilasi oleh tanaman dan jamur, yang mengambilnya dari tanah. Kadang-kadang hubungan simbiosis terbentuk antara beberapa spesies tanaman dan bakteri nitrifikasi di mana bakteri menyumbangkan nitrat ke tanaman dan tanaman menyumbangkan senyawa organik ke bakteri untuk pertumbuhannya. Itulah mengapa banyak dari spesies bakteri ini umum di rizosfer .