高一生物必修1《分子与细胞》知识点总结(第1~5章）.doc

人教版高中生物必修1《分子与细胞》
知识点总结
l 生命活动离不开细胞
l 细胞是生物体结构和功能的基本单位
l 系统是指彼此间相互作用、相互依赖的组分有规律地结合而形成的整体
l 从生物圈到细胞，生命系统层层相依，又各自有特定的组成、结构和功能
l 细胞→组织（相同细胞构成的集合）→器官→系统→个体→种群（在一定的区域内，同种生物的所有个体是一个种群）→群落（在一定的区域内，所有的种群组成一个群落）→生态系统→生物圈
l 科学家根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，把细胞分为真核细胞和原核细胞两大类
真核细胞构成的生物叫做真核生物（有单有多）：霉菌（除链霉菌外），酵母菌
原核细胞构成的生物叫做原核生物（全是单细胞）：支原体，衣原体，放线菌，细菌（乳菌，大肠杆菌），蓝藻（也称蓝细菌），颤藻，蓝球藻，发菜，念珠藻
l 蓝藻细胞内含有藻蓝素和叶绿素，是能进行光合作用的自养生物
l 细菌中的绝大多数种类是营腐生或寄生生活的异养生物
l 原核细胞和真核细胞的共同之处：核糖体，细胞质，细胞膜，细胞壁
l 不同之处：鞭毛（细菌），拟核（没有核膜包被的细胞核，没有染色体，但有一个环状的DNA分子，位于无明显边界的区域）
l 细胞学说：主要揭示细胞统一性和生物体结构统一性（德国科学家——施莱登，施旺）
1.细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成（体现了细胞是生物的结构单位）
2.细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用
3.新细胞可以从老细胞中产生（细胞分裂，细胞需要更新）
l 生命与无机自然界有统一性，但虽各种元素都有，含量却不同，故生命与无机自然界有差异性→生物体要生命活动→生物体有选择地从无极自然界获取各种物质来组成自身
l 细胞中常见的化学元素有20种
大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
l C是构成细胞的最基本元素，碳是生命的核心元素
l 鲜重：1.O 2.C 3.H
干重：1.C 2.O 3.N
统一性：无论鲜重、干重最多的四种元素均为：C、O、H、N
组成细胞的化合物
无机化合物
水

无机盐
有机化合物
糖类（甘蔗、甜菜、糖类）
脂类（花生、油菜）
蛋白质（大豆）——有机物中最多
核酸

l 一切生命活动都不能离开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者（肉、蛋、奶和大豆制品）
l 氨基酸是组成蛋白质的基本单位，在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种
l 每种氨基酸分子至少都含有一个氨基（－NH2）和一个羧基(－COOH)，都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团
l 各种氨基酸之间的区别在于R基的不同
l 有8种氨基酸是人体细胞不能合成的，必须从外界直接获取，这些氨基酸叫做必需氨基酸
l 在评价各种食物中蛋白质成分的营养价值时，人们格外注重其中必需氨基酸的含量
肽酶 蛋白酶
l 氨基酸→二肽→三肽→多肽→蛋白质

盘绕、折叠（结构稳定）

l 脱掉的水分子个数=肽键个数=氨基酸个数－肽链条数
l 蛋白质的分子量=平均分子量*氨基酸个数－18*（氨基酸个数－肽链条数）
l 每条链至少有一个－NH2和一个－COOH
l 氨基酸分子互相结合的方式：脱水缩合

l 多肽通常呈链状结构，叫做肽链。肽链能盘曲、折叠，形成有一定共建结构的蛋白质分子
l 蛋白质结构多样性 根本原因 DNA的多样性决定
1.氨基酸种数不同
2.氨基酸数目不同
3.氨基酸排列不同
4.肽链空间结构不同
l 蛋白质的功能
1.蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白
2.酶的催化
3.运输载体的功能（血红蛋白；细胞膜上的载体蛋白）
4.信息传递作用，调节作用（胰岛素；调节新陈代谢、生长发育的某些激素）
5.免疫功能（人体内的抗体）
l 核酸包括两大类：一类是脱氧核糖核酸，简称DNA；一类是核糖核酸，简称RNA
l 核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用
l 真核细胞的DNA主要分布在细胞核中。在细胞质的线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA。RNA主要分布在细胞质中
l 核酸的组成元素：C、N、O、H、P
l 核苷酸是核酸的基本组成单位，即组成核酸分子的单体
一个核苷酸是由一分子含氮的建基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的
l DNA由两条脱氧核苷酸链构成（双链结构，稳定）
RNA由一条核糖核苷酸链构成（容易变异）
l DNA和RNA各含有4种碱基

l 组成核酸的基本单位有8种
绝大多数生物（包括所有原核生物和真核生物，以及大部分病毒）携带遗传信息的物质（遗传物质）是DNA；少数病毒（只含RNA）遗传物质是RNA。
遗传信息是指DNA（或RNA）中核苷酸的排列顺序。
l DNA
l 糖类是主要的能源物质
l 糖类分子都是由C、H、O三种元素构成，多数糖类分子中氢原子和氧原子之比是2：1，糖类又称“碳水化合物”
l 单糖：不能水解的糖类
1.葡萄糖（C6H12O6） 细胞生命活动所需要的主要能源物质，常被形容为“生命的燃料”
2.果糖、半乳糖、核糖和脱氧核糖等
l 二糖（C12H22O11）：由两分子单糖脱水缩合而成，二糖必须水解成单糖才能被细胞吸收
最常见的二糖：蔗糖
蔗糖在糖料作物甘蔗和甜菜里含量丰富
常见的二糖还有：在发芽的小麦等谷粒中含量丰富的麦芽糖
人和动物乳汁中含量丰富的乳糖
l 多糖（（C6H10O5）n）：生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在
基本单位：葡萄糖分子
1.淀粉：
最常见的多糖——植物多糖——作为植物体内的储能物质存在于植物细胞
贮藏：粮食作物玉米、小麦、水稻的种子；马铃薯、山药、甘薯等植物变态的茎或根
不易溶于水，人们食用必须经过消化分解成葡萄糖，才能被细胞吸收利用，因此淀粉无法到达人类细胞
2.糖原
主要分布在人和动物的肝脏和肌肉中，是人和动物细胞的储能物质，原料：葡萄糖
当人和动物血液中葡萄糖低于正常含量时，糖原便分解产生葡萄糖及时补充
3.纤维素
主要分布：棉、棕榈和麻类植物的长长的纤维细丝；其他植物茎秆和枝叶中的纤维；所有植物细胞的细胞壁不溶于水
l 组成脂质的化学元素主要是C、H、O，有些脂质还含有P和N
l 脂质分子中氧的含量远远少于糖类，而氢的含量更多→脂类放出的能量>>糖类
l 常见的脂质有脂肪、磷脂和固醇等，通常都不溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂
1.脂肪：
脂肪是最常见的脂质：花生、向日葵、松子、核桃（存在于子叶中间）
脂肪是细胞内良好的储能物质；很好的绝热体——厚厚的脂肪层起到保温作用；分布在内脏器官周围的脂肪还具有缓冲和减压的作用，可以保护内脏器官
2.磷脂：
磷脂是构成细胞膜的重要成分，也是构成多种细胞器膜的重要成分
在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子中含量丰富
3.固醇：
固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D等
胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输
性激素能促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成
维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收
l 生物大分子的基本单位称为单体，生物大分子又称为单体的多聚体
l 每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，由许多单体连接成多聚体
l 水在细胞中以两种形式存在：
一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫做结合水
细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫做自由水
1.自由水是细胞内的良好溶剂
2多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中
3.水在生物体内的流动，可以把营养物质运送到各个细胞，同时也把各个细胞的新陈代谢中产生的废物，运送到排泄器官或者直接排出体外
4.代谢反应的介质
l 细胞中大多数无机盐以离子的形式存在
1.许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用
2.维持细胞的酸碱平衡
l 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外还有少量糖类
主要成分：磷脂、蛋白质
l 蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用，因此，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多
l 细胞膜的功能：
1.将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定
2控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流（高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用）
l 细胞壁的化学成分主要是纤维素和果胶，它对植物细胞有支持和保护作用（唯一区别动物和植物）
l 代谢旺盛：核糖体
分泌功能：高尔基体
厌氧生物无线粒体
l 分离各种细胞器的方法：差速离心法
将细胞膜破坏后，形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆；将匀浆放入离心管中，用离心机在不同的转速下进行离心，利用不同的离心速度所产生的不同离心力就能将各种细胞器分离开
l 线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”。细胞生命活动所需的能量，大约95%来自线粒体
l 叶绿体是绿色植物能进行光合作用的细胞含有的细胞器，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”（植物、低等动物）
l 内质网是由膜连结而成的网状结构，是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间”（分泌蛋白）
l 高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”
与植物细胞细胞壁的形成有关
l 除了核糖体、中心体无膜，线粒体、叶绿体双层膜，其余的都为单层膜
“生产蛋白质的机器”
l 核糖体 内质网上：分泌蛋白
游离态：合成细胞内蛋白
l 溶酶体：“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。被溶酶体分解后的产物，如果是对细胞有用的物质，细胞可以再利用，废物则被排出细胞外
l 液泡：主要存在于植物细胞中，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素和蛋白质等，调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺（低等动物、植物）
l 中心体：两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成，与细胞的有丝分裂有关（动物、低等植物）
l 细胞质 细胞器
细胞质基质：胶质状态（无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶）
l 细胞骨架：蛋白质纤维组成的网架结构
l 分泌蛋白：蛋白质在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用（激素、生长激素、胰岛素、抗体、消化酶
l 分泌蛋白的运输：核糖体（合成）→内质网（加工）→高尔基体→细胞膜→细胞外
l “出芽”——囊泡（分泌小泡）：内质网、高尔基体
l 在分泌蛋白的合成、加工和运输过程中，需要消耗能量——来自线粒体
l 细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统
l 生物膜系统作用：
1.细胞膜使细胞具有一个相对稳定的内部环境，在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中起着决定性作用
2.许多重要的化学反应都在生物膜上进行，广阔的膜面积为多种酶提供了大量的附着位点
3.细胞内的生物膜把各种细胞器隔开，使得细胞内能够同时进行多种化学反应而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行
l 高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物的红细胞——没有细胞核
l 细胞核控制着细胞的代谢和遗传
l 核膜：控制物质进出，允许小分子通过
l 染色质：DNA的主要载体，DNA和蛋白质紧密结合
极细的丝状物，因容易被碱性染料染成深色而得名
分裂时，细胞核解体，染色质高度螺旋化，缩短变粗→圆柱状或杆状的染色体
分裂结束时，染色体解螺旋，重新成为细丝状染色质，被包围在新形成的细胞核里
染色质和染色体是同样的物质在细胞不同时期的两种存在状态
l DNA上贮存着遗传信息，细胞分裂时，DNA携带遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，保证了亲子代细胞在遗传性状上的一致性
l 遗传信息：细胞生命活动的“蓝图”，由于这张“蓝图”储藏在细胞核里，细胞核才具有控制细胞代谢的功能
l 核孔：大分子运输的通道(RNA和蛋白质可选择性通过，DNA不能通过）
l 细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心
l 制作模型：科学性、准确性应该是第一位，其次才是模型的美观与否
l 细胞既是生物体结构的基本单位，也是生物体代谢和遗传的基本单位
l 干燥的种子、分生区细胞（幼嫩）——未形成大液泡——吸水方式：吸胀作用（不要求掌握）
l 植物细胞内的液体环境主要指液泡里面的细胞液
l 细胞壁是全透性的
l 原生质层细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质（包括细胞器）——相当于半透膜
当细胞液浓度小于外界溶液的浓度时，细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩；原生质层比细胞壁的伸缩性大——质壁分离；当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时，质壁分离复原（质壁分离：由浅变深）
l 亲水性强弱：蛋白质>淀粉>纤维素>脂质
l 不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异
l 细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜
l 磷脂在空气－水界面上铺展成单分子层
l 罗伯特森：暗－亮－暗：蛋白质－脂质－蛋白质 ——静态的统一结构

说明构成膜的分子是运动的，从而表明细胞膜具有流动性

l 细胞膜
l 磷脂双分子层（轻油般的流体）构成了膜的基本支架，蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。大多数蛋白质分子也是可以运动的。
l 糖被：在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类（多糖分子）结合形成的糖蛋白
1.消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用
2.糖被与细胞表面的识别有密切关系
l 除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的糖脂
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l 小肠绒毛上皮细胞/肾小管上皮细胞 自由扩散：水、脂质
主动运输：其余（葡萄糖、氨基酸各种离子等）
l 自由扩散：胆固醇、水、气体、脂溶性分子（氧气、二氧化碳、苯、水、甘油、乙醇）
l 载体具有专一性（选择性）
l 顺浓度梯度的扩散，统称为被动运输
逆浓度梯度的运输，称为主动运输
l 被动运输（不耗能的过程）：
1.物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做自由扩散
2.进出细胞的物质借助载体蛋白（核糖体）的扩散，叫做协助扩散（如红细胞吸收葡萄糖）
l 主动运输（如离子）：从低浓度一侧到高浓度一侧，需要载体蛋白（核糖体）的协助同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量（线粒体）→保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质
l 大分子运输（如蛋白质）——与膜流动性有关系：
l 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢
l 细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢过程中也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢
l 加热促使过氧化氢分解，是因为加入是过氧化氢分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态
l 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能
l 同无机催化剂相比，酶活性降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高
l 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA
l 酶具有高效性、专一性
l 酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的

l 一般来说，动物体内的酶最适温度在35~40°C之间；植物体内的酶最适温度在40~50°C之间
l 动物体内的酶最适pH大多在6.5~8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5；植物体内的酶最适pH大多在4.5~6.5之间
l 过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。0°C左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。因此，酶制剂适于在低温（0~4°C）下保存
l ATP是细胞生命活动的直接能源
太阳能是细胞生命活动的最终能源
糖类是细胞生命活动的主要能源
l ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写，结构简写成A—P~P~P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，~代表一种特殊的化学键，叫做高能磷酸键
l 高能磷酸键断裂时，大量的能量会释放出来，ATP可以水解实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解
l ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物
（物质可逆，能量不可逆）
l ATP 酶 ADP + Pi + 能量（生命活动）
ADP + 能量（呼吸作用、光合作用）+ Pi 酶 ATP
l 在酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解，于是，远离A的那个P就脱离开来，形成游离的Pi（磷酸），同时，释放出大量的能量，ATP就转化为ADP（二磷酸腺苷）。
l 在酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的Pi结合，重新形成ATP
l ATP与ADP的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的，细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性
l 吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；
放能反应一般与ATP的合成相练习，释放的能量储存在ATP中
能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通，ATP是细胞内流通的能量“通货”
l 细胞呼吸（ATP的主要来源）是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并产生ATP的过程
l 酵母菌可以进行无氧呼吸也可以进行有氧呼吸
l 细胞呼吸可以分为有氧呼吸和无氧呼吸
l 有氧呼吸：
有氧呼吸的主要场所是线粒体
线粒体具有内、外两层膜，内膜的某些部位向线粒体内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶

C6H12O6+6H2O+6O2 酶 6CO2+12H2O + 能量

有氧呼吸分为3个阶段：
1.细胞质基质：C6H12O6 酶 2C3H4O3+4[H]+能量（少）
2.线粒体基质：2C3H4O3+6H2O 酶 6CO2+20[H]+能量（少）
3.线粒体内膜：24[H]+6O2 酶 12H2O+能量(大量)
有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP的过程
同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点：有氧呼吸是在温和的条件下进行的；有机物中的能量是经过一系列的化学反应逐步释放的；这些能量有相当一部分储存在ATP中
l 无氧呼吸（不彻底、低效途径）：
乳酸菌，人，马铃薯块茎，玉米的胚，高等动物，甜菜块根；

酵母菌，高等植物

无氧呼吸分为2个阶段（细胞质基质）：
1.与有氧呼吸的第一阶段完全相同
（不是每一个无氧呼吸都有CO2生成）
2.丙酮酸
无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量的ATP。葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中
l 微生物的无氧呼吸也叫做发酵（特点：如有氧气，无氧呼吸会受到抑制）
l 保存种子：低温（非0℃）；干燥（晒干非烘干）；低浓度的氧
CO2
释
放
有氧呼吸强度
l
A
O2
无氧呼吸强度
B 无氧呼吸完全被抑制

0

A：非呼吸最弱，呼吸强度用C6H12O6算而不用CO2
阴影：无氧呼吸呼吸量

Mg合成叶绿素，缺Mg叶片变黄（类胡萝卜素暴露）
l 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光
l 叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色
l 叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形
每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上
l 基质：DNA，酶（没有色素）
l 叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶
l 光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程
l 光合作用：真核细胞—叶绿体
原核细胞（蓝藻）— 与光合作用有关的酶
呼吸作用（有氧呼吸）：真核细胞—线粒体
原核细胞—细胞膜和细胞质中与有氧呼吸有关的酶
l 同位素标记法：用放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变
l CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径成为卡尔文循环
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l 光合作用的过程：

1. 光反应阶段：光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行（类囊体薄膜）
条件：光、色素
物质：H20→5O2+[H]（被传递到叶绿体内的基质中，作为活泼的还原剂，参与到暗反应阶段的化学反应中）
ADP + Pi → ATP
能量：光能→活泼化学能
2. 暗反应阶段：光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都可以进行（叶绿体内的基质）
条件：不需O2，需酶
物质：固定 C5+CO2→2C3
C3还原 C3→（CH2O）
能量：活跃化学能变成稳定化学能
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l 光的强度、光质（波长）、温度、CO2浓度→影响光合作用强度
l 红色光→糖类多；蓝紫光→蛋白质多
l 午休现象：中午光照强烈，为减少体内水分散失，气孔关闭，通过气孔进入CO2量减少
l 研究陆生→淀粉产量；水生→O2气泡（快/慢）
需氧
厌氧
兼性厌氧
新陈代谢
异化
同化
自养
异养
光能自养
化能合成
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l 利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用。（如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等）