不少重金属是微生物正常生长的必需元素，但是当重金属在菌体内浓度过高时，会对菌体产生毒性。微生物可通过细胞的表面富集与细胞膜成分的改变，减小毒性的破坏。多年的研究表明，生物法处理重金属废水主要通过生物吸附、生物转化两种不同生物化学过程。生物吸附与微生物细胞壁结构、成分密切相关，是通过物理化学作用将重金属吸附在胞外聚合物(ECP)的结合点位上，与污泥一同沉降，从而从出水中去除，活的和死的微生物对重金属离子都有较强的吸附能力。由于微生物对重金属具有很强的亲合吸附性能，有毒金属离子可以积累在细胞的不同部位或结合到胞外基质上，或被轻度螯合在可溶性或不溶性生物多聚物上。一些微生物如动胶菌、蓝细菌、硫酸还原菌以及某些藻类，能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量阴离子的基团，与重金属离子形成络合物。

    生物转化是通过活的微生物细胞的新陈代谢伴随着能量消耗进行的一个主动过程。一部分为较缓慢的生物作用所吸取，最终积存在细胞原生质内;一部分通过氧化、还原、甲基化和脱甲基化作用而改变其毒性，从而形成了某些微生物对重金属的解毒作用。在真核微生物和一些原核生物中发现的重金属结合肽(如MTs)，是一类低分子质量的(6~7kDa)，富含半胱氨酸(Cys)，但不含芳香族氨基酸和组氨酸的蛋白质，重金属进入细胞后，可通过区域化作用分布在细胞内的不同部位，体内可合成重金属结合肽。它们通过半胱氨酸残基上疏基与重金属结合成无毒或低毒的络合物，从而清除重金属的毒害。

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