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硫是自然界中的元素之一，在生物体中硫是一种重要的生物营养元素，是一些必需氨基酸、维生素和辅酶的组成成分。硫元素以有机硫化物—SH和无机硫化合物：H2S、S0、SO2、FeS和SO42-等形式存在。不同形式的硫之间在微生物的参与下可以相互转化，构成了硫的生物地球化学循环。微生物在硫素循环过程中发挥了重要作用，主要包括脱硫作用、硫化作用和反硫化作用。
自然界的含硫有机物主要是蛋白质，蛋白质中含有许多含硫氨基酸，如胱氨酸、半胱氨酸和甲硫氨酸等。因此一般蛋白质的氨化过程伴随有脱硫过程。含硫有机物经微生物分解形成H2s的过程即脱硫作用。凡能将含氮有机物分解产氨的氨化微生物都具有脱硫作用，相应的氨化微生物也可称为脱硫微生物。其分解的一般过程为：含硫蛋白质→含硫氨基酸→NH3+H2S+有机酸
含硫蛋白质经微牛物的脱硫作用形成的H2S，在好氧条件下通过硫化作用氧化为硫酸盐后，作为硫营养为植物和微生物利用。在无氧条件下，可积累于环境中，一旦超过某种浓度可危害植物和其他生物某些微生物可将S0、H2S、FeS、S2O32-和S4O62-等还原态无机硫化物氧化生成硫酸，这一过程称为硫化作用。凡能将还原态硫化物氧化为氧化态硫化合物的细菌称为硫化细菌。具有硫化作用的细菌种类较多，主要可分为化能自养型细菌类、厌氧光合自养细菌类和嗜酸嗜热的古菌类三类。
化能自养型细菌类的典型代表是硫杆菌属的细菌，如氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、贝日阿托菌属等。它们大多营严格化能自养型生活，在有氧条件下将硫化物氧化为元素硫或将元素硫氧化为硫酸，并从中获得能量。硫化细菌广泛分布于各种含硫矿环境中，尤其是这些含硫矿的矿尾水中，由于它们的生命活动，可使矿尾水pH值降得很低厌氧性光合自养型的脱硫细菌包括紫硫细菌、绿硫细菌和紫色非硫细菌，如紫硫细菌中的着色菌属(Chromatium)、绿硫细菌中的绿菌属(Chlorobium)等。进行的是不产氧的光合作用，光合作用的电子供体是H2S，在细胞内或细胞外累积S0，并可进一步氧化为硫酸。
嗜酸嗜热的氧化元素硫的古细菌中，某些种具有很强的氧化能力，如硫化叶菌(Sulfolobus)能氧化元素S0和FeS，酸菌(Acidianus)能氧化元素S0。它们分布于含硫热泉、陆地和海洋火山爆发区、泥沼地、上壤等一些环境中，推动着这些环境中还原态硫的氧化。
在厌氧条件下元素硫和硫酸盐等含氧硫化合物可被某些厌氧细菌还原生成为H2S，这一过程称为异化型元素硫还原作用和异化型硫酸盐还原作用，也称反硫化作用，这类细菌称为硫酸盐还原细菌或反硫化细菌硫酸盐还原细菌是一类严格厌氧的具有各种形态特征的细菌，也有少数古菌，现已发现27个属细菌中的一些种具有还原硫酸盐的能力。典型代表如脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、脱硫肠状菌属(Desulfotomaculum)和脱硫杆菌属(Desulfobacter)等。它们的共同生理特征是能将元素硫或硫酸盐还原生成H2S。可以各种有机物或H2作为电子供体，以元素硫或硫酸盐作电子受体。大多数营有机营养型，少数营无机营养型。
硫酸盐还原细菌主要分布于富含有机质和硫酸盐的厌氧生境和某些环境中，如海洋沉积物、淹水稻田土壤、河流和湖泊沉积物、沼泥等。土壤中H2S累积过多时，可对植物根系产生毒害；水域中H2S过多可毒死鱼类等需氧生物，水质发出恶臭，弥漫于空气中，甚至令人出现中毒症状。
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