I diazotrofi sono microrganismi che fissano l'azoto gassoso atmosferico in una forma biologicamente più utile come l'ammoniaca. Esempi di organismi che fanno questo sono i rizobi, Frankia (in simbiosi), e Azospirillum. I diazotrofi possono crescere senza fonti esterne di azoto già fissato. Contengono solitamente sistemi con nitrogenase a ferro-molibdeno.
Due dei sistemi più studiati sono quelli di Klebsiella pneumoniae e Azotobacter vinlandii .
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