Появление клубенька происходит во время развития первых настоящих листьев, и у однолетних растений функционируют они недолго - некроз начинается во время цветения растения. Часть бактероидных клеток лизируется, другая попадает в почву в виде мелких кокков.
Фиксация молекулярного азота клубеньковыми бактериями, как и другими прокариотами, ведёт к образованию аммиака, из которого затем синтезируется аминокислоты. Кроме того, процесс азотфиксации часто сопровождается выделением молекулярного водорода:
N2+8H++8ē+n АТФ → 2NH3+H2+n АДФ+n Ф
Многие клубеньковые бактерии содержат гидрогеназу, которая катализирует окисление Н2, в результате чего происходит рециклизация. В образовании из молекулярного азота аммиака, а также молекулярного водорода участвует фермент нитрогеназа, состоящий из двух компонентов. Компонент I представляет собой железо и молибденсодержащий белок, компонент II - железосодержащий белок. Нитрогеназа образуется и активна лишь в анаэробных условиях. В связи с этим аэробные азотфиксаторы должны тем или иным образом обеспечивать такие условия для её функционирования. У клубеньковых бактерий, находящихся в клубеньках, в этом участвует особый железосодержащий пигмент – леггемоглобин. Он, как и гемоглобин крови, обратимо связывает молекулярный кислород. Образование леггемоглобина наблюдается только в клубеньках. Из практики использования клубеньковых бактерий известно, что чем краснее клубеньки (в результате наличия леггемоглобина), тем интенсивнее идет фиксация азота.
