Fissazzione dell'azoto

I Batteri che fissano l'azoto possono comportarsi da non simbionti (cynobacyeria  e azobacter) o simbionti e vivere cioè per lo più in rapporto con le radici delle piante superiori (simbiosi micorrizica). La fissazione dell'azoto comporta comunque un consumo d'energia, la quale viene ricavata dai carboidrati forniti dall'ospite nel caso di simbionti o dall'ambiente per i Batteri liberi.
I Batteri azotofissatori simbionti che sono presenti nel suolo attaccano le radici di piante superiori; tra questi i più importanti sono quelli che si uniscono in simbiosi con le radici delle Leguminose. Essi appartengono al genere Rhizobium (alcuni del genere Frankia) e penetrano nella radice della pianta ospite dove infettano i tessuti, i quali reagiscono mediante la produzione di parenchima che porta alla costituzione di escrescenze denominate 'tubercoli radicali'. All'interno delle cellule dei tubercoli i Batteri si riproducono aumentando notevolmente di numero. La fissazione dell'azoto può avvenire solo quando i Batteri vivono in simbiosi, all'interno dei tubercoli radicali, e non quando sono liberi. I Rhizobium sono autotrofi soltanto rispetto all'azoto per cui prelevano dalla pianta ospite i composti organici energetici e anche i sali minerali. Con la morte della pianta ospite anche le radici e i tubercoli, con il loro contenuto di Batteri, muoiono e quindi si disgregano cedendo così al terreno le importanti quantità di azoto che sono state fissate.
Molti tipi di Batteri del suolo sono in grado di fissare l'azoto atmosferico senza legarsi in simbiosi con le piante superiori, tra questi particolarmente importanti sono gli Azotobacter. Si tratta di specie aerobiche che preferiscono pH neutro o leggermente acido; esse sono in grado di utilizzare come fonte energetica la cellulosa che riescono a degradare. Gli Azotobacter sono particolarmente attivi nei terreni in cui sono rari i Batteri azotofissatori simbionti. L'azoto che si trova nel terreno sotto forma di ione nitrato può essere prelevato dalle piante e quindi utilizzato per la produzione di amminoacidi e proteine. Dai vegetali passa poi attraverso la catena trofica agli erbivori, da questi ai carnivori e quindi ritorna nel terreno attraverso i composti organici che vengono degradati e dove l'azoto subisce il processo di mineralizzazione.
L’erba medica, ad esempio, fissa 330 k/he/anno, per questo motivo viene messa in rotazione, in quanto parte di azoto rimane poi nel terreno per la coltura successiva. Nel 1913, i tedeschi soprirono il processo Haber-Bosh che trasforma N2 in presenza di H+ e un catalizzatore in NH3 con alte pressioni e temperature.  Riassumendo, nel terreno possiamo trovare l’azoto organico(30-45% aa, proteine, peptidi; 5-10% amino polisaccaridi; 1-2% acidi nucleici e 40-50% non identificate) e inorganico(<1% NH4+ di scambio che può essere assorbito; 0-4% ammonio fissato, <1% di nitrati e nitriti).