微生物可以將氮化合物轉化為具有活性且有毒的一氧化氮，或轉化為惰性且無害的氮氣。氮的微生物轉化通常被描述為一個由六個有序進行的不同過程組成的循環，同化、氨化、硝化、反硝化、厭氧氨氧化和固氮。這種氮循環的觀點意味著氮氣首先被固定到氨上，然后被同化為有機氮（即生物質）。有機氮的降解，氨化，釋放出一分子氨，隨后通過硝化作用氧化成硝酸鹽(NH₄⁺→NO₂^?→NO₃^?)，并最終通過反硝化作用轉化回氮氣(NO₃^?→NO₂^?→NO→N₂O→N₂)或厭氧氨氧化(NO₂^?+NH₄⁺→N₂)。

氮對于生物體的重要性不言而喻，而近年來人們對于全球氣候變化的關注和研究中，由于人口的過快增長和化肥使用量的急劇增加，發現人類已經推動氮循環超越了可持續性，例如由于污水的過量排放導致水體中亞硝酸鹽超標，NO₃^?污染是導致沿海地區死亡區增加的原因，N₂O被認為是21世紀及以后需要緩解的關鍵溫室氣體，這些使得對于氮循環的控制越來越成為一項棘手的工作。因此，科學和社會有責任關注氮循環，并從最終控制氮循環的微生物中獲取線索。

以下酶進行氮轉化：同化硝酸還原酶(NAS)；膜結合(NAR)和周質(NAP、napA)異化硝酸還原酶；亞硝酸鹽氧化還原酶(NXR)；一氧化氮氧化酶(NOD)；含血紅素(Cd₁-NIR)和含銅(Cu-NIR)亞硝酸還原酶；細胞色素C依賴性(cNOR)、對苯二酚依賴性(qNOR)和含銅對苯二酚依賴性一氧化氮還原酶(Cu_ANOR)；NADH依賴性細胞色素P450一氧化氮還原酶(P₄₅₀NOR)；黃酮二鐵一氧化氮還原酶(NORvw)；雜合簇蛋白(HCP)；羥胺氧化還原酶(HAO)；羥胺氧化酶(HOX)；一氧化二氮還原酶(NOS)；一氧化氮歧化酶(NO-D)；同化亞硝酸還原酶(cNIR)；異化周質細胞色素C亞硝酸還原酶(ccNIR)；ε-羥胺氧化還原酶(εHAO)；八血紅素亞硝酸還原酶(ONR)；八碳連四硫酸鹽還原酶(OTR)；鉬鐵(MoFe)，鐵鐵(FeFe，anfHGDK)和釩鐵(VFe，vnfHGDK)固氮酶；肼脫氫酶(HDH)；肼合酶(HZS)；氨單加氧酶(AMO)；顆粒甲烷單加氧酶(pMMO)；氰酶(CYN、cynS)和脲酶(URE)。

參考文獻

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