Processo bioquímico através do qual determinados microrganismos (bactérias e arqueobactérias) fixam diretamente o azoto atmosférico e o transformam em azoto orgânico. Envolve um elevado consumo de energia, é mediado pela enzima nitrogenase e gera amoníaco (NH3), que entra rapidamente na cadeia metabólica de síntese do glutamato.