[科普中国]-硫杆菌属

硫杆菌属（thiobacillus）是土壤和自然水体中最常见的一种无色硫细菌，一般是无芽孢的短杆菌，革兰氏阴性，端生鞭毛，能将硫化物氧化成单质硫或硫酸盐，或将硫代硫酸盐氧化为硫酸盐。

硫化作用还原态无机硫化物如H2S、S或FeS2等在微生物作用下进行氧化，最后生成硫酸及其盐类的过程，称为硫化作用，进行硫化作用的微生物主要是硫细菌，可分为无色硫细菌和有色硫细菌两大类。
1．无色硫细菌 其中包括化能自养菌和化能异养菌。下面介绍几个不同类型的代表。
（1）硫杆菌 土壤与水中最重要的化能自养硫化细菌是硫杆菌属（Thiobacillus）的许多种，它们能够氧化硫化氢、黄铁矿、元素硫等形成硫酸，从氧化过程中获取能量。

2H2S+O2→2H2O+2S+能量

2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4+能量

2S+3O2+2H2O→2H2SO4+能量

除脱氮硫杆菌（T．denitrificans）是一种兼性厌氧菌外，其余都是需氧微生物。生长最适温度为28℃～30℃。有的硫杆菌能忍耐很酸的环境，甚至嗜酸。常见的有氧化硫硫杆菌（T．thiooxidans）和氧化亚铁硫杆菌（T．ferrooxidans），排硫硫杆菌（T．thioparus）等。

（2）丝状硫磺细菌 它们属化能自养菌，有的也能营腐生生活。生存于含硫的水中，能将H2S氧化为元素硫。主要有两个属，即贝氏硫菌属（Beggiatoa）和发硫菌属（Thiothrix），前者丝状体游离，后者丝状体通常固着于固体基质上。

此外，菌体螺旋状的硫螺菌属（Thiospira）、球形细胞带有裂片的硫化叶菌属（Sul－folobus）、细胞圆形到卵圆形的卵硫菌属（Thiovulum）等胞内都含硫粒，也都能代谢硫磺。

2．有色硫细菌 有色硫细菌主要指含有光合色素的利用光能营养的硫细菌，它们从光中获得能量，依靠体内含有特殊的光合色素，进行光合作用同化CO2。主要分为两大类：

（1）光能自养型 这类光合细菌在进行光合作用时，能以元素硫和硫化物作为同化CO2的电子供体，常见的如着色菌科（Chromatiaceae）和绿菌科（Chlorobiaceae）中的有关种（俗称紫硫菌和绿硫菌）。

2）光能异养型 该类光合细菌主要以简单的脂肪酸、醇等作为碳源或电子供体，也可以硫化物或硫代硫酸盐（但不能以元素硫）作为电子供体。能进行光照厌氧或黑暗微好氧呼吸。多用于高浓度有机废水的处理。常见种类大多为红螺菌科（Rhodospirillaceae），如球形红杆菌（Rhodobacter spheroides），沼泽红杆菌（R．palustris）等。

反硫化作用在厌氧条件下微生物将硫酸盐还原为H2S的过程称为反硫化作用。参与这一过程的微生物称为硫酸盐还原菌。反硫化作用具有高度特异性，主要是由脱硫弧菌属（Desulfovibrio）来完成。如脱硫脱硫弧菌（D．desulfuricans）是一典型反硫化作用的代表菌，其反应式为：
C6H12O6+3H2SO4→6CO12+6H2O+3H2S+能量

产生的H2S与铁化学氧化产生的Fe2+形成FeS和Fe（OH）2，这是造成铁锈蚀的主要原因。

嗜酸硫杆菌属硫氧化系统金属硫化物在酸性条件下, 金属硫化矿在H+和Fe3+作用下, 金属硫化矿中分解, 其中的硫原子转变为元素硫和硫代硫酸盐, 其过程属于化学反应的范畴;但是, 嗜酸硫杆菌属等微生物等参与对亚铁和还原性硫的氧化作用产生金属循环不断溶出所需要的Fe3+和H+。化学反应产生的元素硫和硫代硫酸盐经由细菌细胞转运到细胞周质区域被氧化, 其中单质S在氧化的过程中不释放电子参与能量物质ATP的长生, 但转变为其它可溶性的硫化合物, 为其它还原性硫化合物氧化还原酶, 如亚硫酸盐-受体氧化还原酶、硫代硫酸盐-辅酶Q氧化还原酶等提供底物, 在S活化时产生少量的H2S则作为硫化物-辅酶Q氧化还原酶的底物, 被氧化为元素硫, 这些酶催化氧化还原反应产生的电子进入呼吸链后参与细菌生长代谢所需能量的生产。1

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 重庆师范大学