用微生物提取溶液中金屬時，涉及的反應可能有氧化還原反應、細胞表麵螯合或聚合反應、沉澱作用、離子交換、胞外細胞器對金屬的夾雜等。
1、胞外生物吸附
組成細胞壁的化學物質常具有酰基、羥基、羧基、磷酸基和巰基等功能團。它們構成金屬離子被細胞壁吸附的物質基礎。溶液中金屬離子通過物理化學作用結合在細胞膜和細胞壁上，如鈾在無根根黴細胞上的吸附包括3個過程：首先鈾結合在細胞壁殼多糖中酰胺的氮位上，該過程每克幹細胞累積的鈾為6mg。其次，已結合的鈾作為活性點聚積更多的鈾，該過程符合弗蘭德裏胥吸附等溫線模型。前兩個過程可在60s內快速達到吸附平衡，完成吸附總量的66%。第三，細胞壁上鈾酰離子發生水解，形成UO2（OH）2沉澱，這是一個較慢的過程，需達到平衡。經該3個過程吸附的鈾可達每克幹細胞120mg。赭色纖發菌和其他纖發菌可氧化Fe2+和MN2+，並將相應的氧化物沉積在其鞘膜上。這種殼化鞘可很厚，以至於它所包含的細菌完全不可見。胞外吸附是微生物提取溶液中金屬離子的一個重要原理，革蘭氏陽性菌往往能固定較多金屬離子。
2、胞內生物累積
在微生物的新陳代謝過程中，細胞營養所需的金屬首先在細胞壁上附著，然後通過特定的機製進入細胞，有時被還原成低毒物質。微生物胞內累積金屬的原理目前尚不太清楚。具有金屬鍵合能力的蛋白質可在胞內累積金屬。
3、代謝物沉積
一些微生物的代謝物如脫乙酰殼多糖、蛋白質、肽和氨基酸等可以作為沉澱劑、螯合劑、吸附劑富集和分離溶液中金屬離子，如活性硫酸鹽還原法即是利用硫酸鹽還原菌產生的H2S，與金屬離子反應生成硫化物沉澱，以降低溶液中的重金屬離子濃度和酸度。生枝動膠菌的胞外多糖 由葡萄糖、半乳糖和丙酮酸等構成，具有很高的金屬鍵合活性，可作為多聚電解質吸附重金屬離子。利用檸檬酸菌產生的HPO4可沉積溶液中的鎘、鉛、鈾 。多種細菌、放線菌中可分離一種兒茶酚或羥氨的衍生物，通過螯合作用有效沉積鐵、鈾、釷和鈈等金屬離子。微生物產生的一些生物大分子聚合物可有效吸附金屬離子。
上一篇：用於生物沉積的微生物
下一篇：微生物沉積的應用實踐
