Enzymový komplex katalyzující redukci atmosferického dusíku na amonné ionty lze nalézt pouze v omezeném počtu mikroorganismů, z nichž některé žijí v symbióze s vyššími rostlinami (vikvovité rostliny). Skládá se ze dvou proteinů: železosirného proteinu a MoFe-proteinu (obsahuje molybden a Fe-S centra ve formě klasterů). Reakce je striktně anaerobní a je doprovázena spotřebou ATP (vazba ATP ovlivňuje konformaci a tím oxidoredukční stav reakčních center). Reakce je doprovázena vznikem plynného vodíku.
 
N₂ + 8H⁺ + 8e + 16 ATP = 2NH₃ + H₂ + 16ADP + 16Pi