Углерод и азот являются важными элементами, обязательными компонентами
органического вещества. Углеродные цепочки формируют основу органических
молекул. Азот входит в состав аминокислот (то есть, белков), азотистых
оснований нуклеотидов (а значит, ДНК и РНК), а также многих фосфолипидов
мембран. Живое вещество находится в постоянном процессе обмена веществ
со средой обитания. Живые организмы вовлечены во многие
биогеохимические циклы.
В результате фотосинтеза углерод из неорганических соединений (углекислый
газ, 
степень окисления 
) включается в органические соединения (в
разных веществах степень окисления может меняться от 
до ). В процессе дыхания происходит окисление органических соединений, в
результате чего снова образуется углекислый газ, то есть углерод возвращается в неорганическую форму. Мертвое органическое вещество может формировать
осадочные породы.
Одним из важных циклов является круговорот азота. Наибольшим резервуаром
этого вещества является атмосфера, в которой он представлен в виде
молекулярного газа. Основными процессами этого цикла являются:
- азотфиксация — восстановление молекулярного азота воздуха до аммиака, осуществляется бактериями, объединяются названием азотфиксирующих, однако могут принадлежать к различным таксономическим группам, одними из азотфиксирующих организмов является клубеньковые бактерии, которые симбиотически сосуществуют с корневой системой бобовых растений;
- нитрификация — окисление аммиака до нитритов и нитратов, которые могут использоваться растениями для синтеза азотсодержащих органических веществ, осуществляется нитрифицирующими бактериями;
- денитрификация — восстановление нитратов и нитритов до молекулярного азота, осуществляется денитрифицирующими бактериями.
В результате деятельности денитрифицирующих бактерий азот, входящий в
состав нитратов (
степень окисления 
), восстанавливается до степени
окисления и далее до атмосферного азота (
степень окисления ). В
дальнейшем атмосферный азот может усваиваться нитрифицирующими
бактериями и возвращаться в форму нитритов и нитратов, доступную для
усвоения живыми организмами. 
возвращают в атмосферу растения