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O ciclo do nitrogênio envolve a circulação de elementos químicos entre o ambiente e os seres vivos, culminando na formação de moléculas orgânicas vitais, como aminoácidos e proteínas. Diversos microrganismos participam desse processo por meio de várias reações. Uma dessas reações, o nome do processo e o microrganismo responsável por esse processo estão indicados, respectivamente, em:
5C2 H6O + 12NO3 – + 12 H+ → 10CO2 + 21H2O + 6N2 , nitrosação, realizada por microrganismos aeróbios.
2NO2– + O2 → 2NO3– + energia, nitrificação, realizada por bactérias do gênero Nitrosomonas.
N2 + 8e– +8H++16ATP → 2NH3 +H2 +16ADP+16Pi, fixação de nitrogênio, realizada por bactérias do gênero Rhizobium.
2NH3 + 3O2 → 2H+ + 2NO2 – + 2H2O + energia, nitratação, realizada por bactérias do gênero Nitrobacter.
NH3 + H2O → NH4+ + OH, desnitrificação, realizada por microrganismos anaeróbicos.