تثبیت زیستی ازت که منجر به تبدیل ازت مولکولی (N2) موجود در اتمسفر به آمونیم (NH3)

در گرهک‌های موجود در ریشه گیاهان
 

می‌شود، فرآیندی انرژی‌خواه بوده که طی یک سری فرآیندهای اکسایش-کاهشی و با صرف ATP و فردوکسین باعث احیای ازت به آمونیم می‌شود.چنین فرآیندی حاصل ایجاد همزیستی بین باکتر‌ی‌های تثیبت کننده و ریشه گیاهان و ایجاد گرهک‌هاست.نکته مهم در این فرآیند این است که آنزیم مسئول این واکنش که موسوم به نیتروژناز می‌باشد، نسبت به اکسیژن حساس بوده و به طور برگشت ناپذیری غیرفعال می‌گردد. از این رو باکتری‌های تثبیت کننده غیرهوازی بوده و یا از مکانیسم‌هایی جهت غیرهوازی کردن بخش‌های مسئول در این فرآیند استفاده می‌نمایند (مثل ایجاد پروتئین لگ هموگلوبین که تمایل بالایی نسبت به جذب اکسیژن و در نتیجه غیرهوازی کردن محیط دارد). آنزیم نیتروژناز دارای دو بخش است: بخش اول که موسوم به پروتئین آهن (Fe) است دارای دو زیرواحد مشابه بوده، هر واحد شامل یک خوشه Fe-S (آهن-گوگرد) بوده و از طریق تبدیل فردوکسین احیاء به فردوکسین اکسید شده و همچنین تبدیل ATP به ADP در واکنش‌های اکسایش-کاهش دخالت می‌کند.بخش دوم که موسوم به پروتئین مولیبدن-آهن است دارای چهار زیرواحد بوده و هر زیرواحد شامل 2 خوشه Mo-Fe-S(مولیبدن-آهن-گوگرد) است و با انجام یک سری واکنش‌های اکسایش-کاهش منجر به تبدیل ازت به آمونیم می‌شود. 

آمونیم تولید شده به دلیل سمیت بالا که ناشی از برهم زدن pH موجود در بخش‌های مختلف گیاه می‌باشد،سریعا وارد ساختار مولکول‌های آلی می‌شود. گیاهان بر اساس نوع مولکول آلی تولید شده از آمونیم به دو گروه آمیدها (گلوتامین و آسپاراژین)

و اوریدها (آلانتوئین، آلانتوئیک اسید و سیترولین) تقسیم بندی می‌شوند.