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L'atmosphère est la principale source d'azote, sous forme de diazote, puisqu'elle en contient 78 % en volume. L'azote, composé essentiel à de nombreux processus biologiques, se retrouve entre autres dans les acides amines constituant les protéines, et dans les bases azotées présentes dans l'ADN. Des processus sont nécessaires pour transformer l'azote atmosphérique en une forme assimilable par les organismes.
L'azote atmosphérique est fixé par des bactéries présentes dans le sol, telles que Azobacter vinelandii, grâce à une enzyme, la nitrogénase. Celle-ci qui produit de l'ammoniac NH3 à partir de l'azote et de l'hydrogène atmosphériques. Certaines de ces bactéries, comme Rhizobium, vivent en symbiose avec des plantes, produisant de l'ammoniac et puisant des glucides. L'ammoniac peut aussi provenir de la décomposition d'organismes morts par des batéries saprophytes sous forme d'ions ammonium NH4+.
Dans les sols bien oxygénés, des bactéries transforment l'ammoniac en nitrite NO2-, puis en nitrates NO3-, au cours du processus de nitrification.
Les végétaux absorbent grâce à leurs racines les ions nitrate NO3- et, dans une moindre mesure, l'ammoniac présent dans le sol, et les incorporent dans les acides aminés et les protéines. Les végétaux constituent ainsi la seule source d'azote assimilable par les animaux.