Uno de los elementos más abundantes sobre la tierra es el nitrógeno, 75 % del aire está compuesto de este elemento, sin embargo, muy pocos seres vivos pueden disponer directamente de estos átomos para fabricar todos los compuestos nitrogenados que manejan.
Las plantas y los animales no pueden incorporar el nitrógeno molecular que se encuentra formando parte de la atmósfera. Los vegetales adquieren el nitrógeno que necesitan del suelo en forma de amonio o de nitratos, que al ser unidos a átomos de carbono, son transformados enzimáticamente en nitrógeno orgánico (aminoácidos, nucleótidos etc.). La única fuente de nitrógeno para los animales es el que adquieren en forma orgánica, ya sea al comer vegetales o a otros animales.
En el suelo existe un grupo muy limitado de especies de microorganismos: las bacterias fijadoras de nitrógeno, que son capaces de utilizar el nitrógeno molecular de la atmósfera (N2), y transformarlo en amonio (NH4+), el que es entonces incorporado a átomos de carbono para producir nitrógeno orgánico. Al morir las bacterias fijadoras del nitrógeno liberan los compuestos nitrogenados al suelo, principalmente en forma de urea y amoniaco, en donde son transformados, por la acción de otros microorganismos; las bacterias nitrificantes, en nitratos y nitritos ( NO3- y NO22-), que pueden ser usados por los vegetales superiores como fuentes de nitrógeno. Es evidente que el nitrógeno tiene un ciclo dentro de la biosfera, pasando de un reino a otro unido a diferentes formas moleculares. En la Figura 14.48 se aprecia el ciclo del nitrógeno.
El mecanismo de la fijación del nitrógeno es en realidad una reducción de este elemento, que al aceptar electrones y protones se convierte en NH4+. Desde este punto el proceso es parecido a la cadena respiratoria, en donde hay un donador primario de electrones, los cuales son transportados por una serie de reacciones de óxido reducción, hasta que llegan a su aceptor final, nitrógeno, en el proceso de fijación de este elemento, y oxígeno durante la respiración celular.
La vida sobre el planeta depende en su totalidad de los organismos fijadores de nitrógeno, ya que son los únicos que tienen el sistema enzimático capaz de transformar el nitrógeno atmosférico en una forma asequible para los vegetales y éstos a su vez producen nitrógeno orgánico que puede ser utilizado por los animales, ya que éstos no pueden utilizar nitratos o nitritos como lo hacen las plantas.