硝化細菌屬于自養(yǎng)型細菌，原核生物，包括兩種完全不同的代謝群：亞硝酸菌屬( nitrosomonas ) 及硝酸菌屬( nitrobacter )，它們包括形態(tài)互異的桿菌、球菌和螺旋菌。亞硝酸菌包括亞硝化單胞菌屬、亞硝化球菌屬、亞硝化螺菌屬和亞硝化葉菌屬中的細菌。硝酸菌包括硝化桿菌屬、硝化球菌屬和硝化囊菌屬中的細菌。兩類菌均為專性好氧菌，在氧化過程中均以氧作為最終電子受體。大多數(shù)為專性化能合成自養(yǎng)型，不能在有機培養(yǎng)基上生長，例如亞硝化單胞菌（Nitrosomonas）、亞硝化螺菌（Ni-trosospira）、亞硝化球菌（Nitrosococcus）、亞硝化葉菌（Ni-trosolobus）、硝化刺菌（Nitrospina）、硝化球菌（Nitrococcus）等。只有少數(shù)為兼性自養(yǎng)型，也能在某些有機培養(yǎng)基上生長，例如維氏硝化桿菌（Nitrobacterwinogradskyi）的一些品系。從形態(tài)上看，也有多樣，如球形、桿狀、螺旋形等，但均為無芽孢的革蘭氏陰性菌；有些有鞭毛能運動，如亞硝化葉菌，借周身鞭毛運動；有些無鞭毛不能運動，如硝化刺菌。一般分布于土壤、淡水、海水中，有些菌僅發(fā)現(xiàn)于海水中，例如硝化球菌、硝化刺菌。

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