fissazione dell'azoto
fissazione dell’azoto
Riduzione del gas azoto (N2) in ammoniaca (NH3); è una proprietà unica degli organismi procariotici, in particolare di alcuni Batteri e Archea. Attraverso questo processo, l’azoto viene fornito a tutti gli altri organismi viventi che, infatti, lo possono usare solo come azoto combinato. Si ritiene che la capacità di fissare l’azoto fosse già una caratteristica dei primi organismi procariotici e che poi sia andata perduta in molti gruppi tassonomici nel corso dell’evoluzione (come per es., in quello che ha dato origine agli Eucarioti). I microrganismi azoto-fissatori (diazotrofi) possono essere suddivisi sulla base del loro comportamento in azoto-fissatori liberi o simbiontici; questi ultimi fissano l’azoto sulle radici delle piante superiori. La distribuzione e la fisiologia dei diazotrofi sono, inoltre, fortemente influenzate dalla sensibilità del processo di azoto-fissazione all’ossigeno, per cui si distinguono diazotrofi aerobi, aerobi facoltativi, microaerofili e anaerobi. La stechiometria della reazione viene comunemente rappresentata come:
N2+8e−+8H++16MgATP→
→2NH3+H2+16MgADP+ 16Pi.
Questa equazione chimica riflette una delle caratteristiche principali dell’azoto-fissazione biologica, ossia il suo elevato costo energetico (in termini di ATP consumato). Ciò spiega la ragione per la quale gli azoto-fissatori simbiontici, che beneficiano dell’energia derivata dalla fotosintesi delle piante, siano i maggiori contribuenti all’azoto-fissazione biologica sul pianeta. Nell’azoto-fissazione simbiontica svolgono un ruolo fondamentale i batteri appartenenti alla famiglia delle Rhizobiaceae (Rizobi), che penetrano all’interno delle radici delle piante leguminose e provocano la formazione di noduli radicali dentro cui fissano l’azoto atmosferico. Un altro importante gruppo di azotofissatori è quello dei Cianobatteri (detti anche alghe verdi-azzurre), che accoppiano la fissazione dell’azoto con la fotosintesi; anche i Cianobatteri possono formare associazioni simbiontiche con piccole felci acquatiche o con funghi (licheni). La fissazione biologica dell’azoto, specialmente quella simbiontica, rappresenta un importante contributo alla cosiddetta agricoltura sostenibile, nella quale la fertilizzazione è ridotta e la resa in proteine molto elevata.