Tumbuhan dan hewan membutuhkan
nitrogen untuk membentuk asam amino untuk membentuk protein. Selain itu,
nitrogen diperlukan dalam pembentukan senyawa nitrogen, seperti asam nukleat
(ADN dan ARN). Meskipun 78% di udara terdapat nitrogen bebas, namun tumbuhan
dan hewan pada umumnya tidak mampu menggunakannya dalam bentuk bebas. Nitrogen
harus diubah menjadi bahan nitrogen lain sehingga dapat digunakan. Nitrogen
diikat oleh bakteri yang ada di dalam tanah (biasanya dalam bentuk amonia).
Selanjutnya oleh bakteri nitrifikasi diubah menjadi nitrit (NO2-),
kemudian menjadi nitrat (NO3-),
yang mana dapat diserap dari tanah oleh tumbuhan (disebut proses nitrifikasi). Beberapa tanaman mempunyai nodul pada akarnya yang di
dalamnya terdapat bakteri pengikat nitrogen. Bakteri mengubah banyak nitrogen
menjadi asam amino yang dilepaskan ke jaringan tumbuhan. Tanaman dengan nodul
ini mampu hidup dalam kondisi tanah yang miskin nitrogen, misalnya ercis,
tanaman dengan daun menjari dan tanaman lain yang termasuk dalam keluarga
kacang-kacangan (legume).
Kadang-kadang tanaman ini digunakan untuk mengisi lahan yang miskin nitrogen selama masa perputaran setelah panen padi. Beberapa hasil penelitian genetik yang diorientasikan terhadap pemberian tanaman panen yang lain (jagung, gandum) yang mempunyai kemampuan untuk mengikat nirogen. Kemampuan yang secara besar dapat mengurangi kebutuhan pemupukan pertanian. Dalam ekosistem air, alga hijau-biru juga mampu menyerap nitrogen. Nitrogen juga dapat terikat di atmosfer melalui masuknya energi elektrik misalnya melalui penyinaran.
Bakteri pemecah memecah protein dalam tubuh organisme mati atau hasil sisa mereka menjadi amonium, kemudian nitrit atau nitrat dan akhirnya menjadi gas nitrogen yang mana akan dilepaskan ke atmosfer dari mulai nitrogen diikat dan berputar lagi.
Semua hewan hanya memperoleh nitrogen organik dari tumbuhan atau hewan lain yang dimakannya. Protein yang dicerna akan menjadi asam amino yang selanjutnya dapat disusun menjadi protein-protein baru pada tingkat trofik berikutnya. Ketika makhluk hidup mati, materi organik yang dikandungnya akan diuraikan kembali oleh dekomposer sehingga nitrogen dapat dilepaskan sebagai amonia. Dekomposisi nitrogen organik menjadi amonia lagi disebut amonifikasi. Proses tersebut dapat dilakukan oleh beberapa bakteri dan mahkluk hidup eukariotik.
Contoh beberapa mikroorganisme yang
terlibat dalam daur nitrogen ialah :
1.Nitrosomanas mengubah amonium
menjadi nitrit.
2.Nitrobacter mengubah nitrit menjadi nitrat
3.Rhizobium menambat nitrogen dari udara
4.Bakteri hidup bebas pengikat nitrogen seperti Azotobakter (aerobik) dan Clostridium (anaerobik)
5.Alga biru hijau pengikat nitrogen seperti Anabaena, Nostoc dan anggota-anggota lain dari ordo Nostocales
6.Bakteri ungu pengikat nitrogen seperti Rhodospirillum
2.Nitrobacter mengubah nitrit menjadi nitrat
3.Rhizobium menambat nitrogen dari udara
4.Bakteri hidup bebas pengikat nitrogen seperti Azotobakter (aerobik) dan Clostridium (anaerobik)
5.Alga biru hijau pengikat nitrogen seperti Anabaena, Nostoc dan anggota-anggota lain dari ordo Nostocales
6.Bakteri ungu pengikat nitrogen seperti Rhodospirillum
Meskipun pengikatan secara alami
menghasilkan cukup nitrogen untuk proses yang berlangsung secara alami, namun
pembentukan nitrogen oleh industri yang digunakan untuk pemupukan dan produk
lain melampui kebutuhan ekosistem darat.