Prokarionty, jak wszystkie organizmy, potrzebują azotu, gdyż wchodzi on w skład m.in. aminokwasów i nukleotydów. Największym rezerwuarem azotu jest atmosfera, także w wodzie większość azotu to rozpuszczony gaz. Ta postać azotu jest jednak dla większości organizmów niedostępna, jedynie niektóre prokarionty potrafią ją przyswajać. Umiejętność ta, czyli diazotrofia, wymaga dużych nakładów energii i jest przeprowadzana przy użyciu nitrogenazy jako katalizatora. Posiada ją kilka grup bakterii i archeanów, tzw. bakterie azotowe. Są wśród nich m.in. bakterie glebowe tlenowe (np. Azotobacter), beztlenowe (np. Clostridium), symbionty roślin (np. Rhizobium) i liczne wodne sinice, zwłaszcza z rzędu Nostocales.
Dzięki zdolności do asymilacji wolnego azotu organizmy takie mogą żyć w środowiskach bardzo ubogich w łatwo przyswajalne związki azotowe. Obumierając zaś, stają się źródłem przyswajalnego azotu dla pozostałych organizmów, uczestnicząc w obiegu tego pierwiastka w przyrodzie. Wiele diazotroficznych organizmów żyje w bliskiej symbiozie z innymi organizmami, np.