生物把空氣中分子態(tài)氮進(jìn)行固定，作為其氮源而進(jìn)行同化的現(xiàn)象。固氮菌、梭狀芽胞桿菌屬（Clostridium）、各種光合細(xì)菌、其他多種細(xì)菌以及許多藍(lán)藻都具有這種活性，還有豆科植物的根瘤菌、山桃或赤楊等與某種放線菌存在共生關(guān)系時(shí)也能進(jìn)行固氮。氮素固定的酶系統(tǒng)已從上述多種生物的細(xì)胞外抽提液獲得并提純。通過(guò)這種酶系統(tǒng)可把氮還原成氨，但還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)在還原中有穩(wěn)定的中間產(chǎn)物。為了進(jìn)行還原，除了直接使氮素活化的固氮酶外，還需要有還原用的電子供體、電子傳遞酶以及ATP．固氮酶是由含鐵鉬的酶蛋白質(zhì)和含鐵的酶蛋白質(zhì)共同構(gòu)成。據(jù)認(rèn)為進(jìn)行電子傳遞的酶是鐵氧化還原蛋白等。另外，電子供體的種類(lèi)及其供給方式，可因固氮生物的種類(lèi)而各具特征。即使是固氮菌在利用氨等生長(zhǎng)時(shí)，菌體中也不產(chǎn)生固氮酶。固氮酶系統(tǒng)除分子態(tài)氮素以外，還能夠還原氧化氮、疊氮、乙炔等。特別是因?yàn)橐胰策�原為乙烯的反應(yīng)比較容易測(cè)定，所以常常利用這個(gè)特點(diǎn)對(duì)菌體或細(xì)菌抽提液進(jìn)行氮素固定能力的測(cè)定。