1.Окисление аммиака до нитрит-аниона

Первая стадия — окисление аммиака до нитрит-аниона, которое осуществляют нитрозные бактерии родов Nitrosomonas, Nitrosococcus и Nitrosospira (ранее выделялись также рода Nitrosolobus, Nitrosovibrio, но сейчас их представители включены в Nitrosospira) по следующему механизму:

1. NH₃ + O₂ + НАДН₂ → NH₂OH + H₂O + НАД⁺

2. NH₂OH + H₂O → HNO₂ + 4H⁺ + 4e⁻

3. 1/2O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ → H₂O

2.Окисление нитрит-аниона до нитрат-аниона

аниона азотистой кислоты до аниона азотной, производимое нитратными бактериями (почвенный род Nitrobacter и водные Nitrospira,Nitrococcus, Nitrospina). Процесс протекает в одну реакцию:

NO₂⁻ + H₂O → NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻

В природных условиях нитрифицирующие бактерии ассимилируют аммиак, который не использовали другие организмы. Поэтому на интенсивность нитрификации влияет соотношение содержания углерода и азота в среде. При избытке органических веществ аммиак расходуется конкурентами нитрификаторов в конструктивном обмене. Гетеротрофные микроорганизмы усиленно поглощают кислород, необходимыйнитрифицирующим бактериям. В результате минерализации органических веществ накапливается аммиак, создаются благоприятные условия для развития Nitrosomonas. Nitroba ter начинает развиваться только после окисления избытка аммиака.

Гетеротрофная

для гетеротрофной нитрификации необходимо присутствие органического вещества, слабокислой реакции среды и дефицита кислорода. В отличие от автотрофной нитрификации гетеротрофная не является источником энергии для роста клеток и продукции биомассы. Гетеротрофная нитрификация более характерна для лесных почв, тогда как автотрофная – для окультуренных.

Роль гетеротрофной нитрификации для микроорганизмов заключается в детоксикации избыточного аммония, аминов и продуктов их окисления (замещенных гидроксилами-нов, аминооксидов, нитрозо- и нитросоединений), которые образуются при аммонификации

Вклад гетеротрофной нитрификации гораздо меньший чем автотрофной

Денитрификация

процесс восстановления нитратов до нитритов и далее до газообразных оксидов и молекулярного азота. В результате их азот возвращается в атмосферу и становится недоступным большинству организмов. Осуществляется только прокариотами(причём как бактериям, так и археями) в анаэробных условиях и связана с получением ими энергии.

Диссимиляционное восстановление нитрата является процессом анаэробного дыхания, то есть использования нитратов и продуктов их частичного восстановления вместо кислорода для окисления веществ (у разных микроорганизмов как органических, так и минеральных) в ходе метаболизма с выделением энергии. Поэтому денитрификация — процесс анаэробный и подавляется молекулярным кислородом. Энергетическая эффективность процесса при восстановлении нитратов до молекулярного азота составляет около 70 % от аэробного дыхания с использованием кислорода.

Процесс протекает постадийно:

{\displaystyle NO_{3}^{-}\to \;NO_{2}^{-}\to \;NO\to \;N_{2}O\to \;N_{2}}

Денитрифицирующие бактерии — бактерии, восстанавливающие нитраты до молекулярного азота. К ним относятся представители более 150 видов из 50 родов (в том числе Pseudomonas, Achromobacter, Bacillus и Micrococcus), не образующие какой-либо особой таксономической единицы. Все денитрифицирующие бактерии — факультативные анаэробы и могут окислять органическое вещество за счёт кислорода воздуха, но, попадая в анаэробные условия, они используют кислород нитратов как акцептор электрона («дыхание за счёт нитратов»).