硝化
死体などから発生するアンモニウムイオンNH4+は土中の亜硝酸菌によって、亜硝酸イオンNO2–へと酸化される。また、亜硝酸イオンは硝酸菌によって硝酸イオンNO3–へと酸化される。この働きを硝化と呼ぶ。
窒素同化
植物は土中から硝酸イオンやアンモニウムイオンを根から吸収し、アミノ酸や核酸、ATPなどを合成することができる。この働きを窒素同化と呼ぶ。植物は硝酸イオンを吸収し、アンモニウムイオンへと還元する。アンモニウムイオンを直接根から吸収する場合もある。窒素同化では次の反応は葉緑体で行われる。
- アンモニウムイオンはグルタミン酸と結合し、グルタミンとなる。この反応はグルタミン合成酵素が行う。
- グルタミンはα-ケトグルタル酸にアミノ基を渡し、グルタミン酸となる。この反応はグルタミン酸合成酵素が行う。
- グルタミン酸は、各種の有機物にアミノ基を渡し、各種のアミノ酸が合成される。この反応はアミノ基転移酵素（トランスアミナーゼ）が行う。
窒素固定
根粒菌やある種のシアノバクテリア（ネンジュモ・アナベナ）は大気中の窒素を体内に取り込んで還元し、アンモニウムイオンNH4+に変えることができる。これを窒素固定という。根粒菌はマメ科の根に共生しており、単独では窒素固定は行わない。
根粒菌は根に形成された根粒に生息している。
下の画像はネンジュモ（左）とアナベナ（右）である。根粒菌と同様に窒素固定を行うことができる。
根粒菌の種類
窒素固定細菌には根粒菌の他にアゾトバクターとクロストリジウムが存在する。アゾトバクターは土壌中・水中に生息する好気性細菌で、クロストリジウムは酸性の土壌に生息する。
下の画像はアゾトバクターである。
下画像はクロストリジウムである。
窒素固定細菌まとめ
窒素固定細菌をまとめると次の表のようになる。
| 好気性細菌 | アゾトバクター：土中・水中に生息
根粒菌（リゾビウム）：マメ科植物の根粒内に生息 放射菌（フランキア）：ハンノキの根粒に生息 |
| 嫌気性細菌 | クロストリジウム：土中に生息
紅色硫黄細菌：光合成細菌であり水中に生息 緑色硫黄細菌：光合成細菌であり水中に生息 |
| シアノバクテリア | アナベナ：水中に生息
ネンジュモ：水中に生息 |
脱窒
また、土壌中のNO3-、NO2-などの窒素化合物から窒素N2を取り出す働きを脱窒という。これは脱窒素細菌の働きにより行われる。
アミノ基転移酵素はトランスアミ「ラ」ーゼではなくトランスアミ「ナ」ーゼかと思われます。
誤表記でした；ｗ；訂正コメントありがとうございました。訂正いたしました・ｗ・
窒素固定細菌のまとめですが、紅色硫黄細菌ではなく紅色「非硫黄」細菌のほうですね。