Nitrat-Reduktasen, Oxidoreduktasen, die die Reduktion von Nitrat zu Nitrit katalysieren. Alle bisher bekannten N. enthalten neben Eisen Molybdän, das durch den Wechsel zwischen dem fünf- und dem sechswertigen Zustand offenbar der eigentliche Elektronenakzeptor ist und die Elektronen auf Nitrit überträgt. Entsprechend der physiologischen Bedeutung wird zwischen assimilatorischen und dissimilatorischen N. unterschieden.

Assimilatorische N., die in Bakterien, Pilzen und höheren Pflanzen vorkommen, sind multimere Proteinkomplexe (M_r 200-500 kDa), die FAD, Cytochrom b und Mo enthalten. Elektronendonatoren sind NAD(P)H und reduzierte Ferredoxine. Meist handelt es sich um lösliche, cytoplasmatische Enzyme, die aber auch an Membranen (in höheren Pflanzen z.B. an Chloroplasten) gebunden sein können. Ihre physiologische Bedeutung liegt – zusammen mit der assimilatorischen Nitrit-Reduktase – in der Versorgung des Organismus mit Ammoniumstickstoff aus Nitrat.

Die dissimilatorischen (respiratorischen) N. sind membrangebunden. Sie bestehen z.B. in Escherichia coli aus zwei Untereinheiten (M_r 150 und 60 kDa) und enthalten neben Mo und Nicht-Häm-Eisen noch anorganischen Schwefel. Sie sind für die Energiegewinnung von Bedeutung, wobei Nitrat als Elektronenakzeptor fungiert.