用微生物提取溶液中金属时，涉及的反应可能有氧化还原反应、细胞表面螯合或聚合反应、沉淀作用、离子交换、胞外细胞器对金属的夹杂等。
1、胞外生物吸附
组成细胞壁的化学物质常具有酰基、羟基、羧基、磷酸基和巯基等功能团。它们构成金属离子被细胞壁吸附的物质基础。溶液中金属离子通过物理化学作用结合在细胞膜和细胞壁上，如铀在无根根霉细胞上的吸附包括3个过程：首先铀结合在细胞壁壳多糖中酰胺的氮位上，该过程每克干细胞累积的铀为6mg。其次，已结合的铀作为活性点聚积更多的铀，该过程符合弗兰德里胥吸附等温线模型。前两个过程可在60s内快速达到吸附平衡，完成吸附总量的66%。第三，细胞壁上铀酰离子发生水解，形成UO2（OH）2沉淀，这是一个较慢的过程，需达到平衡。经该3个过程吸附的铀可达每克干细胞120mg。赭色纤发菌和其他纤发菌可氧化Fe2+和MN2+，并将相应的氧化物沉积在其鞘膜上。这种壳化鞘可很厚，以至于它所包含的细菌完全不可见。胞外吸附是微生物提取溶液中金属离子的一个重要原理，革兰氏阳性菌往往能固定较多金属离子。
2、胞内生物累积
在微生物的新陈代谢过程中，细胞营养所需的金属首先在细胞壁上附着，然后通过特定的机制进入细胞，有时被还原成低毒物质。微生物胞内累积金属的原理目前尚不太清楚。具有金属键合能力的蛋白质可在胞内累积金属。
3、代谢物沉积
一些微生物的代谢物如脱乙酰壳多糖、蛋白质、肽和氨基酸等可以作为沉淀剂、螯合剂、吸附剂富集和分离溶液中金属离子，如活性硫酸盐还原法即是利用硫酸盐还原菌产生的H2S，与金属离子反应生成硫化物沉淀，以降低溶液中的重金属离子浓度和酸度。生枝动胶菌的胞外多糖 由葡萄糖、半乳糖和丙酮酸等构成，具有很高的金属键合活性，可作为多聚电解质吸附重金属离子。利用柠檬酸菌产生的HPO4可沉积溶液中的镉、铅、铀 。多种细菌、放线菌中可分离一种儿茶酚或羟氨的衍生物，通过螯合作用有效沉积铁、铀、钍和钚等金属离子。微生物产生的一些生物大分子聚合物可有效吸附金属离子。
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