常用的天然有机营养物质包括牛肉浸膏、蛋白胨、酵母浸膏(表6-10)、豆芽汁、玉米粉、土壤浸液、麸皮、牛奶、血清、稻草浸汁、羽毛浸汁、胡罗卜汁、椰子汁等,嗜粪微生物(coprophilous microorganisms)可以利用粪水作为营养物质。复合培养基成本较低,除在实验室经常使用外,也适于用来进行工业上大规模的微生物发酵生产。
(2) 合成培养基(synthetic medium)
合成培养基是由化学成分完全了解的物质配制而成的培养基，也称化学限定培养基(chemically defined medium)。高氏1号培养基和查氏培养基就属于此种类型。配制合成培养基时重复性强,但与天然培养基相比其成本较高,微生物在其中生长速度较慢,一般适于在实验室用来进行有关微生物营养需求、代谢、分类鉴定、生物量测定、菌种选育及遗传分析等方面的研究工作。
根据物理状态划分
根据培养基中凝固剂的有无及含量的多少,可将培养基划分为固体培养基、半固体培养基和液体培养基三种类型。
(1) 固体培养基(solid medium)
在液体培养基中加入一定量凝固剂即为固体培养基。理想的凝固剂应具备以下条件:1.不被所培养的微生物分解利用;2.在微生物生长的温度范围内保持固体状态。在培养嗜热细菌时,由于高温容易引起培养基液化,通常在培养基中适当增加凝固剂来解决这一问题;3.凝固剂凝固点温度不能太低,否则将不利于微生物的生长;4.凝固剂对所培养的微生物无毒害作用;5.凝固剂在灭菌过程中不会被破坏;6.透明度好,粘着力强;7.配制方便且价格低廉。常用的凝固剂有琼脂(agar)、明胶(gelatin)和硅胶(silica gel)。表6-11列出琼脂和明胶的一些主要特征。
对绝大多数微生物而言,琼脂是最理想的凝固剂,琼脂是由藻类(海产石花菜)中提取的一种高度分支的复杂多糖；明胶是由胶原蛋白制备得到的产物,是最早用来作为凝固剂的物质,但由于其凝固点太低,而且某些细菌和许多真菌产生的非特异性胞外蛋白酶以及梭菌产生的特异性胶原酶都能液化明胶,目前已较少作为凝固剂；硅胶是由无机的硅酸钠(Na2SiO3)及硅酸钾(K2SiO3)被盐酸及硫酸中和时凝聚而成的胶体,它不含有机物,适合配制分离与培养自养型微生物的培养基。
除在液体培养基中加入凝固剂制备的固体培养基外,一些由天然固体基质制成的培养基也属于固体培养基。例如,由马铃薯块、胡萝卜条、小米、麸皮及米糠等制成固体状态的培养基就属于此类。如生产酒的酒曲、生产食用菌的棉子壳培养基。
在实验室中,固体培养基一般是加入平皿或试管中，制成培养微生物的平板或斜面。固体培养基为微生物提供一个营养表面,单个微生物细胞在这个营养表面进行生长繁殖,可以形成单个菌落。固体培养基常用来进行微生物的分离、鉴定、活菌计数及菌种保藏等。
(2) 半固体培养基(semisolid medium)
半固体培养基中凝固剂的含量比固体培养基少,培养基中琼脂量一般为0.2～0.7%。半固体培养基常用来观察微生物的运动特征、分类鉴定及噬菌体效价滴定等。
(3) 液体培养基(liquid medium)
液体培养基中未加任何凝固剂。在用液体培养基培养微生物时,通过振荡或搅拌可以增加培养基的通气量,同时使营养物质分布均匀。液体培养基常用于大规模工业生产以及在实验室进行微生物的基础理论和应用方面的研究。
(4)脱水培养基（dehydrated culture media）
又称脱水商品培养基（dehydrated commercial media）或预制干燥培养基（pre-fabricated dried culture media），指含有除水以外的一切成分的商品培养基，使用时只要加入适量水分并加以灭菌即可，是一类成分精确又使用方便的现代化培养基。
按用途划分
(1) 基础培养基(minimum medium)
尽管不同微生物的营养需求各不相同,但大多数微生物所需的基本营养物质是相同的。基础培养基是含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基。牛肉膏蛋白胨培养基是最常用的基础培养基。基础培养基也可以作为一些特殊培养基的基础成分,再根据某种微生物的特殊营养需求,在基础培养基中加入所需营养物质。
(2) 加富培养基(enrichment medium)
加富培养基也称营养培养基,即在基础培养基中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基,这些特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等。加富培养基一般用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物,如培养百日咳博德氏菌(Bordetella pertussis)需要含有血液的加富培养基。加富培养基还可以用来富集和分离某种微生物,这是因为加富培养基含有某种微生物所需的特殊营养物质,该种微生物在这种培养基中较其他微生物生长速度快,并逐渐富集而占优势,逐步淘汰其它微生物,从而容易达到分离该种微生物的目的。从某种意义上讲,加富培养基类似选择培养基,两者区别在于，加富培养基是用来增加所要分离的微生物的数量，使其形成生长优势，从而分离到该种微生物；选择培养基则一般是抑制不需要的微生物的生长，使所需要的微生物增殖，从而达到分离所需微生物的目的。
(3)选择培养基(selective medium)
选择培养基是用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基。根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏感性不同,在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质,抑制不需要的微生物的生长,有利于所需微生物的生长。
选择培养基是依据某些微生物的特殊营养需求设计的,例如，利用以纤维素或石蜡油作为唯一碳源的选择培养基，可以从混杂的微生物群体中分离出能分解纤维素或石蜡油的微生物;利用以蛋白质作为唯一氮源的选择培养基，可以分离产胞外蛋白酶的微生物;缺乏氮源的选择培养基可用来分离固氮微生物。另一类选择培养基是在培养基中加入某种化学物质,这种化学物质没有营养作用,对所需分离的微生物无害,但可以抑制或杀死其他微生物,例如,在培养基中加入数滴10%酚可以抑制细菌和霉菌的生长,从而由混杂的微生物群体中分离出放线菌;在培养基中加入亚硫酸铋,可以抑制革兰氏阳性细菌和绝大多数革兰氏阴性细菌的生长,而革兰氏阴性的伤寒沙门氏菌(Salmonella typhi)可以在这种培养基上生长; 在培养基中加入染料亮绿(brilliant green)或结晶紫(crystal violet),可以抑制革兰氏阳性细菌的生长,从而达到分离革兰氏阴性细菌的目的;在培养基中加入青霉素、四环素或链霉素,可以抑制细菌和放线菌生长,而将酵母菌和霉菌分离出来。现代基因克隆技术中也常用选择培养基,在筛选含有重组质粒的基因工程菌株过程中,利用质粒上具有的对某种(些)抗生素的抗性选择标记,在培养基中加入相应抗生素,就能比较方便地淘汰非重组菌株,以减少筛选目标菌株的工作量。
(4) 鉴别培养基(differential medium)
鉴别培养基是用于鉴别不同类型微生物的培养基。在培养基中加入某种特殊化学物质,某种微生物在培养基中生长后能产生某种代谢产物,而这种代谢产物可以与培养基中的特殊化学物质发生特定的化学反应,产生明显的特征性变化,根据这种特征性变化,可将该种微生物与其他微生物区分开来。鉴别培养基主要用于微生物的快速分类鉴定，以及分离和筛选产生某种代谢产物的微生物菌种。常用的一些鉴别培养基见表６－12。
在实际应用中,有时需要配制既有选择作用又有鉴别作用的培养基。例如，当要分离金黄色葡萄球菌时,在培养基中加入7.5%NaCl、甘露糖醇和酸碱指示剂,金黄色葡萄球菌可耐高浓度NaCl,且能利用甘露糖醇产酸。因此，能在上述培养基生长，而且菌落周围培养基颜色发生变化，则该菌落有可能是金黄色葡萄球菌,再通过进一步鉴定加以确定。又如EMB(Eosin Methylene Blue)培养基中的伊红和美蓝两种苯胺染料可抑制G+ 细菌和一些难培养的C-细菌。在低酸度下，这两种染料会接合并形成沉淀，起着产酸指示剂的作用。因此，试样中多种肠道细菌会在 EMB培养基平板上产生易于用肉眼识别的多种特征性菌落，尤其是E.coli 因其能强烈分解培养基中的乳糖产生大量混合酸，菌体表面带H+ ，故可染上酸性染料伊红，又因伊红与美蓝接合，故使菌体染上深紫色，且从菌体表面的反射光中还可看到绿色金属闪光，其它几种产酸力弱的肠道菌的菌落也有相应的棕色；如肠杆菌属（Enterobacter）、沙雷氏菌属（ Sarratia）克雷伯氏菌属、（ Klebsiella）、哈夫尼菌属（ Hafnia）等，而不发酵乳糖不产酸的肠道菌的菌落是无色透明的，如变形菌属（Proteus）、沙门氏菌属（Salmonella）、志贺氏菌属(Shigella)等
(5) 其它
除上述四种主要类型外，培养基按用途划分还有很多种，比如：分析培养基(assay medium)常用来分析某些化学物质(抗生素、维生素)的浓度，还可用来分析微生物的营养需求；还原性培养基(reduced medium)专门用来培养厌氧型微生物；组织培养物培养基(tissue-culture medium)含有动、植物细胞,用来培养病毒、衣原体(Chlamydia)、立克次氏体(Rickettsia)及某些螺旋体(spirochaeta)等专性活细胞寄生的微生物。尽管如此,有些病毒和立克次氏体目前还不能利用人工培养基来培养, 需要接种在动植物体内、动植物组织中才能增殖。常用的培养病毒与立克次氏体的动物有小白鼠、家鼠和豚鼠,鸡胚也是培养某些病毒与立克次氏体的良好营养基质,鸡瘟病毒、牛痘病毒、天花病毒、狂犬病毒等十几种病毒也可用鸡胚培养。
小 结
1. 营养物质包括碳源、氮源、无机盐、生长因子和水五大类。
2. 根据碳源、能源及电子供体的不同可将微生物划分为光能无机自养型、光能有机异养型、化能无机自养型和化能有机异养型四类。
3. 培养基是满足微生物营养需求的营养物质基质。配制时要选择适宜营养物质并调整其浓度及配比、控制氧化还原电位和pH、利用廉价且容易获得的原料及灭菌处理。
4. 培养基主要类型有: 按化学成份不同分为复合和合成培养基; 按物理状态不同分为固体、半固体和液体培养基;按用途不同分为基础、加富、鉴别、选择、分析、还原和组织培养物培养基等。
5. 营养物质进入细胞主要有扩散、促进扩散、主动运输和膜泡运输几种方式。
思考题
1. 某学生利用酪素培养基(表4-18)平板筛选产胞外蛋白酶细菌,在酪素培养基平板上发现有许多菌的菌落周围有蛋白水解圈,是否能仅凭蛋白水解圈与菌落直径比大，就断定该菌株产胞外蛋白酶的能力就大，而将其选择为高产蛋白酶的菌种?为什么?
2. 为什么微生物的营养类型多种多样,而动、植物营养类型则相对单一?
3. 采取什么方法能分离到能分解并利用苯作为碳源和能源物质的细菌纯培养物?
4. 与促进扩散相比,微生物通过主动运输吸收营养物质的优点是什么?
第五章 微生物的代谢
计划学时：3
重点：微生物的产能代谢：发酵、有氧呼吸、无氧呼吸，酵母菌乙醇发酵，次级代谢初级代谢，代谢调节。
第一节 代谢概论
代谢（metalsolism）是细胞内发生的各种化学反应的总称，它主要由分解代谢(catabolism)和合成代谢(anabolism)两个过程组成。
分解代谢是指细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在这个过程中产生能量。一般可将分解代谢分为三个阶段（图5-1）：第一阶段是将蛋白质、多糖及脂类等大分子营养物质降解成氨基酸、单糖及脂肪酸等小分子物质；第二阶段是将第一阶段产物进一步降解成更为简单的乙酰辅酶A、丙酮酸以及能进入三羧酸循环的某些中间产物，在这个阶段会产生一些ATP、NADH及FADH2；第三阶段是通过三羧酸循环将第二阶段产物完全降解生成CO2,并产生ATP、NADH及FADH2。第二和第三阶段产生的ATP、NADH及FADH2通过电子传递链被氧化，产生大量的ATP。
合成代谢是指细胞利用简单的小分子物质合成复杂大分子的过程，在这个过程中要消耗能量。合成代谢所利用的小分子物质来源于分解代谢过程中产生的中间产物（图5-2）或环境中的小分子营养物质。
在代谢过程中，微生物通过分解代谢产生化学能，光合微生物还可将光能转换成化学能，这些能量除用于合成代谢外，还可用于微生物的运动和运输，另有部分能量以热或光的形式释放到环境中去。微生物产生和利用能量及其与代谢的关系见图5-3。
无论是分解代谢还是合成代谢，代谢途径都是由一系列连续的酶促反应构成的，前一步反应的产物是后续反应的底物。细胞通过各种方式有效地调节相关的酶促反应，来保证整个代谢途径的协调性与完整性，从而使细胞 的生命活动得以正常进行。
某些微生物在代谢过程中除了产生其生命活动所必需的初级代谢产物和能量外，还会产生一些次级代谢产物，这些次级代谢产物除了有利于这些微生物的生存外，还与人类的生产与生活密切相关，也是微生物学的一个重要研究领域。
第二节 微生物产能代谢
一． 生物氧化
分解代谢实际上是物质在生物体内经过一系列连续的氧化还原反应，逐步分解并释放能量的过程，这个过程也称为生物氧化，是一个产能代谢过程。在生物氧化过程中释放的能量可被微生物直接利用，也可通过能量转换储存在高能化合物（如ATP）中，以便逐步被利用，还有部分能量以热的形式被释放到环境中。不同类型微生物进行生物氧化所利用的物质是不同的，异养微生物利用有机物，自养微生物则利用无机物，通过生物氧化来进行产能代谢。
二． 异养微生物的生物氧化
异养微生物将有机物氧化，根据氧化还原反应中电子受体的不同，可将微生物细胞内发生的生物氧化反应分成发酵和呼吸两种类型，而呼吸又可分为有氧呼吸和厌氧呼吸两种方式。
1. 发酵
发酵(fermentation)是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。在发酵条件下有机化合物只是部分地被氧化，因此，只释放出一小部分的能量。发酵过程的氧化是与有机物的还原偶联在一起的。被还原的有机物来自于初始发酵的分解代谢，即不需要外界提供电子受体。
发酵的种类有很多，可发酵的底物有碳水化合物、有机酸、氨基酸等，其中以微生物发酵葡萄糖最为重要。生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解（glycolysis），主要分为四种途径：EMP途径、HMP途径、ED途径、磷酸解酮酶途径。
将葡萄糖经EMP途径降解为两分子丙酮酸，然后丙酮酸脱羧生成乙醛，乙醛作为氢受体使NAD+再生，发酵终产物为乙醇，这种发酵类型称为酵母的一型发酵；但当环境中存在亚硫酸氢钠时，它可与乙醛反应生成难溶的磺化羟基乙醛。由于乙醛和亚硫酸盐结合而不能作为NADH2的受氢体，所以不能形成乙醇，迫使磷酸二羟丙酮代替乙醛作为受氢体，生成α-磷酸甘油。α-磷酸甘油进一步水解脱磷酸而生成甘油，称为酵母的二型发酵；在弱碱性条件下（pH 7.6），乙醛因得不到足够的氢而积累，两个乙醛分子间会发生歧化反应，一分子乙醛作为氧化剂被还原成乙醇，另一个则作为还原剂被氧化为乙酸。氢受体则由磷酸二羟丙酮担任。发酵终产物为甘油、乙醇和乙酸，称为酵母的三型发酵。这种发酵方式不能产生能量，只能在非生长的情况下才进行。
不同的细菌进行乙醇发酵时，其发酵途径也各不相同。如运动发酵单胞菌和厌氧发酵单胞菌是利用ED途径分解葡萄糖为丙酮酸，最后得到乙醇，对于某些生长在极端酸性条件下的严格厌氧菌，如胃八叠球菌和肠杆菌则是利用EMP途径进行乙醇发酵。
许多细菌能利用葡萄糖产生乳酸，这类细菌称为乳酸细菌。根据产物的不同，乳酸发酵有三种类型：同型乳酸发酵、异型乳酸发酵和双歧发酵。同型乳酸发酵的过程是：葡萄糖经EMP途径降解为丙酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下被NADH还原为乳酸。由于终产物只有乳酸一种，故称为同型乳酸发酵。在异型乳酸发酵中，葡萄糖首先经PK途径分解，发酵终产物除乳酸以外还有一部分乙醇或乙酸。在肠膜明串珠菌中，利用HK途径分解葡萄糖，产生3-磷酸甘油醛和乙酰磷酸，其中3-磷酸甘油醛进一步转化为乳酸，乙酰磷酸经两次还原变为乙醇，当发酵戊糖时，则是利用PK途径，磷酸解酮糖酶催化5-P木酮糖裂解生成乙酰磷酸和3-P-甘油醛。双歧发酵是两歧双歧杆菌发酵葡萄糖产生乳酸的一条途径。此反应中有两种磷酸酮糖酶参加反应，即6-磷酸果糖磷酸酮糖酶和5-磷酸木酮糖磷酸酮糖酶分别催化6-磷酸果糖和5-磷酸木酮糖裂解产生乙酰磷酸和4-磷酸丁糖，及3-磷酸甘油醛和乙酰磷酸。
许多厌氧菌可进行丙酸发酵。葡萄糖经EMP途径分解为两个丙酮酸后，再被转化为丙酸。少数丙酸细菌还能将乳酸（或利用葡萄糖分解而产生的乳酸）转变为丙酸。
某些专性厌氧菌，如梭菌属、丁酸弧菌属、真杆菌属和梭杆菌属（Fusobacterium），能进行丁酸与丙酮-丁醇发酵。在发酵过程中，葡萄糖经EMP途径降解为丙酮酸，接着在丙酮酸-铁氧还蛋白酶的参与下，将丙酮酸转化为乙酰辅酶A。乙酰辅酶A再经一系列反应生成丁酸或丁醇和丙酮。
某些肠杆菌，如埃希氏菌属、沙门氏菌属和志贺氏菌属中的一些菌，能够利用葡萄糖进行混合酸发酵。先通过EMP途径先将葡萄糖分解为丙酮酸，然后由不同的酶系将丙酮酸转化成不同的产物，如乳酸、乙酸、甲酸、乙醇、CO2和氢气，还有一部分磷酸烯醇式丙酮酸用于生成琥珀酸；而肠杆菌、欧文氏菌属中的一些细菌，能将丙酮酸转变成乙酰乳酸，乙酰乳酸经一系列反应生成丁二醇。由于这类肠道菌还具有丙酮酸-甲酸裂解酶，乳酸脱氢酶等，所以其终产物还有甲酸、乳酸、乙醇等。
2. 呼吸作用
我们已经在上面讨论了葡萄糖分子在没有外源电子受体时的代谢过程。在这个过程中，底物中所具有的能量只有一小部分被释放出来，并合成少量ATP。造成这种现象的原因有两个，一是底物的碳原子只被部分氧化，二是初始电子供体和最终电子受体的还原电势相差不大。然而，如果有氧或其它外源电子受体存在时，底物分子可被完全氧化为CO2，且在此过程中可合成的ATP的量大大多于发酵过程。微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD（P）+、FAD或FMN等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程，称为呼吸作用。其中，以分子氧作为最终电子受体的称为有氧呼吸（aerobic respiration），以氧化型化合物作为最终电子受体的称为无氧呼吸（anaerobic respiration）。呼吸作用与发酵作用的根本区别在于：电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。
许多不能被发酵的有机化合物能够通过呼吸作用而被分解，这是因为在营呼吸作用的生物的电子传递系统中发生了NADH的再氧化和ATP的生成，因此只要生物体内有一种能将电子从该化合物转移给NAD+的酶存在，而且该化合物的氧化水平低于CO2即可。能通过呼吸作用分解的有机物包括某些碳氢化合物、脂肪酸和许多醇类。但某些人造化合物对于微生物的呼吸作用具显著抗性，可在环境中积累，造成有害的生态影响。
(1) 有氧呼吸
葡萄糖经过糖酵解作用形成丙酮酸，在发酵过程中，丙酮酸在厌氧条件下转变成不同的发酵产物；而在有氧呼吸过程中，丙酮酸进入三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle，简称TCA循环），被彻底氧化生成CO2和水，同时释放大量能量（图5-9）。
对于每个经TCA循环而被氧化的丙酮酸分子来讲，在整个氧化过程中共释放出三个分子的CO2。一个是在乙酰辅酶A形成过程中，一个是在异柠檬酸的脱羧时产生的，另一个是在a-酮戊二酸的脱羧过程中。与发酵过程相一致，TCA循环中间产物氧化时所释放出的电子通常先传递给含辅酶NAD+的酶分子。然而，NADH的氧化方式在发酵及呼吸作用中是不同的。在呼吸过程中，NADH中的电子不是传递给中间产物，如丙酮酸，而是通过电子传递系统传递给氧分子或其它最终电子受体，因此，在呼吸过程中，因有外源电子受体的存在，葡萄糖可以被完全氧化成CO2，从而可产生比发酵过程更多的能量。
在三羧酸循环过程中，丙酮酸完全氧化为三个分子的CO2，同时生成四分子的NADH和一分子的FADH2。NADH和FADH2可经电子传递系统重新被氧化，由此每氧化一分子NADH可生成三分子ATP，每氧化一分子FADH2可生成两分子ATP。另外，琥珀酰辅酶A在氧化成延胡索酸时，包含着底物水平磷酸化作用，由此产生一分子GTP，随后GTP可转化成ATP。因此每一次三羧酸循环可生成15分子ATP。此外，在糖酵解过程中产生的两分子NADH可经电子传递系统重新被氧化，产生6分子ATP。在葡萄糖转变为两分子丙酮酸时还可借底物水平磷酸化生成两分子的ATP。因此，需氧微生物在完全氧化葡萄糖的过程中总共可得到38分子的ATP。如果我们假设ATP中的高能磷酸键有31.8KJ/M的能量，那么每摩尔葡萄糖完全氧化成CO2和H2O时，就有1208KJ的能量转变为ATP中高能磷酸键的键能。因为完全氧化1摩尔葡萄糖可得到的总能量大约是2822KJ，因此呼吸作用的效率大约是43%，其余的能量以热的形式散失。
在糖酵解和三羧酸循环过程中形成的NADH和FADH2通过电子传递系统被氧化，最终形成ATP为微生物的生命活动提供能量。电子传递系统是由一系列氢和电子传递体组成的多酶氧化还原体系。NADH、FADH2以及其它还原型载体上的氢原子，以质子和电子的形式在其上进行定向传递；其组成酶系是定向有序的，又是不对称地排列在原核微生物的细胞质膜上或是在真核微生物的线粒体内膜上。这些系统具两种基本功能：一是从电子供体接受电子并将电子传递给电子受体；二是通过合成ATP把在电子传递过程中释放的一部分能量保存起来。电子传递系统中的氧化还原酶包括：NADH脱氢酶、黄素蛋白、铁硫蛋白、细胞色素、醌及其化合物。
（2）无氧呼吸
某些厌氧和兼性厌氧微生物在无氧条件下进行无氧呼吸。无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是像NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等这类外源受体。无氧呼吸也需要细胞色素等电子传递体，并在能量分级释放过程中伴随有磷酸化作用，也能产生较多的能量用于生命活动。但由于部分能量随电子转移传给最终电子受体，所以生成的能量不如有氧呼吸产生的多。
三．自养微生物的生物氧化
一些微生物可以从氧化无机物获得能量，同化合成细胞物质，这类细菌称为化能自养微生物。它们在无机能源氧化过程中通过氧化磷酸化产生ATP。
1. 氨的氧化
NH3同亚硝酸（NO2-）是可以用作能源的最普通的无机氮化合物，能被硝化细菌所氧化，硝化细菌可分为两个亚群：亚硝化细菌和硝化细菌。氨氧化为硝酸的过程可分为两个阶段，先由亚硝化细菌将氨氧化为亚硝酸，再由硝化细菌将亚硝氧化为硝酸。由氨氧化为硝酸是通过这两类细菌依次进行的。硝化细菌都是一些专性好氧的革兰氏阳性细菌，以分子氧为最终电子受体，且大多数是专性无机营养型。它们的细胞都具有复杂的膜内褶结构，这有利于增加细胞的代谢能力。硝化细菌无芽孢，多数为二分裂殖，生长缓慢，平均代时在10h以上，分布非常广泛。
2. 硫的氧化
硫杆菌能够利用一种或多种还原态或部分还原态的硫化合物（包括硫化物、元素硫、硫代硫酸盐、多硫酸盐和亚硫酸盐）作能源。H
