noemt men het proces, waarbij door bepaalde organismen elementaire stikstof wordt opgenomen en gebruikt bij de opbouw der stikstofhoudende celbestanddelen (aminozuren enz.). Dit proces treft men slechts bij enkele organismen aan.
Enkele hiervan spelen het alleen klaar, andere daarentegen slechts in symbiose met een ander organisme. Van de niet-symbiotische stikstofbinders moet vooral genoemd worden de door Beyerinck ontdekte aerobe bacterie Azotobacter en de door Winogradsky ontdekte anaërobe Clostridium pasteurianum. Beide spelen in de kringloop van de stikstof (z kringlopen) een zeer belangrijke rol en zijn ook landbouwkundig van groot belang. Van meer theoretisch belang is de stikstofbinding bij sommige blauwe wieren (Nostoc spes.), bij de schimmel Phomes en bij sommige purperbacteriën.Het bekendste voorbeeld van de symbiontische stikstofbinding is de wortelknolletjessymbiose van de Leguminosen. Ook bij enkele andere planten komen stikstofbindende wortelknollen voor (els, duindoorn, gagel), doch hierover is veel minder bekend.
De wortelknolletjes der Leguminosen worden veroorzaakt door een bacterie, Rhizobium, die door Beyerinck het eerst is geïsoleerd en beschreven. Er zijn verschillende variëteiten (of soorten?) van bekend, waarbij het zo is, dat een bacterie, die uit een bepaalde gastheerplant geïsoleerd is, alleen planten van dezelfde of aanverwante soorten kan infecteren, doch bij andere Leguminosen geen knolletjes kan opwekken. Het bewijs, dat de symbiose noodzakelijk is om stikstofbinding te doen optreden is geleverd door Hellriegel en Willfahrt in 1888. Zij toonden nl. aan, dat deze planten alleen zonder toegevoegde stikstofverbindingen konden groeien (dus bij gebruikmaking van de elementaire luchtstikstof) wanneer ze knolletjes bezaten, zonder knolletjes hebben ze evengoed als andere planten een bemesting met stikstofhoudende verbindingen nodig.
Later is gebleken, dat niet alle knolletjes stikstof binden: men kent inefficiënte stammen van de Rhizobium, die wel knolletjes veroorzaken, doch waarin geen stikstof wordt gebonden. Het merkwaardige is verder dat geen enkele Rhizobium in reine cultures in staat is ook maar sporen van stikstof te binden, terwijl zelfs de geisoleerde knolletjes, los van de plant, een zo geringe hoeveelheid vastleggen, dat men het slechts zeer onlangs met uiterst gevoelige methodes heeft kunnen aantonen. Voor een normale stikstofbinding is dus de samenwerking van de bacterie in de knolletjes met de volledige plant noodzakelijk. Waarop deze samenwerking berust is nog niet bekend.
Ook over het chemisme der stikstofbinding is nog weinig bekend. De meest gangbare opvatting, die ook het best door de experimenten gesteund wordt, is: de stikstof wordt gebonden tot NHS dat dan evenals de direct als zodanig opgenomen NHS aan bepaalde organische zuren tot aminozuren wordt gebonden i.c. met oxaalazijnzuur tot asparaginezuur en met ketoglutaarzuur tot glutaninezuur. De reductie van Ns tot NHa zou dan tot stand komen op nog onbekende wijze door een nog niet geïsoleerd enzymsysteem de nitrogenase. Merkwaardig is in dit verband dat in actief stikstofbindende wortelknolletjes een rode kleurstof voorkomt, die verwant is met de haemoglobine van ons bloed. Dit is het enige voorbeeld van het voorkomen van haemoglobine in het plantenrijk.
Lit.: P. W. Wilson, The Biochemistry of symbiotic nitrogen fixation (Univ. of Wisconsin 1940).
