Stikstof in de atmosfeer is niet direct beschikbaar voor gebruik door organismen, omdat het bestaat in de vorm van stikstofgas (N2), een zeer stabiel molecuul. Om door levende wezens te kunnen worden gebruikt, moet stikstof worden omgezet in een vorm die reactiever is en gemakkelijker in biologische moleculen kan worden opgenomen. Dit proces, stikstoffixatie genoemd, wordt uitgevoerd door bepaalde bacteriën en archaea, die stikstof uit de lucht omzetten in ammoniak (NH3). Ammoniak kan vervolgens worden omgezet in andere stikstofhoudende verbindingen, zoals nitraten (NO3-) en nitrieten (NO2-), die door planten en andere organismen kunnen worden opgenomen en gebruikt.