高等動、植物和人一樣，不論處於何種生活狀態，只要活著，就要不停地呼吸。人最多能屏住呼吸不過幾分鐘，時間稍長，就會窒息死亡。高等動植物在呼吸過程中離不開氧氣。這同微生物相比遜色很多。
微生物具有高等動植物不具備的獨特呼吸作用。按照呼吸作用方式不同，微生物可分為3大類：好氧型、厭氧型和兼性厭氧型。同高等動植物一樣，好氧型只能在氧氣環境中生存，缺氧時就會導致死亡。厭氧型恰恰相反，它們只能在缺乏氧氣或無氧環境中生存，氧氣濃度稍高就無法生活。為什麼同屬微生物，卻有截然相反的呼吸作用呢？這要從呼吸作用的本質說起。
呼吸作用的實質是生物氧化作用。生物體通過呼吸作用而獲得能量。人體的各項生理活動都離不開能量，所以人和一切其他生物一樣，生命不息，呼吸不止。好氧型生物的氧化過程必須有氧氣參與，而厭氧型生物遇到氧氣就會在細胞內產生過氧化氫，破壞生物體內的蛋白質和酶。厭氧型生物不靠氧化有機物來獲得能量，而是依靠有機物分解過程中不斷脫氧來完成呼吸作用，通過生物氧化獲得能量。
更神奇的要算兼性厭氧型微生物了。它們在有氧、無氧環境中都能生存，但它們在不同的環境中以不同的氧化方式獲得能量。例如酵母菌在有氧環境中，有氧呼吸；在缺氧環境中就進行著名的發酵。發酵本質是無氧呼吸，分解有機物生成乙醇和二氧化碳。這就是用酵母菌釀酒的原理。還有一種硝酸鹽還原細菌，在有氧時可進行有氧呼吸，在缺氧可利用NO3進行無氧呼吸。
還有一個叫做微量好氧型微生物小分支。例如擬桿菌屬中個別種。它們適於在低氧濃度的環境中生存。可以把它劃在厭氧和好氧之間，是一種過渡類型。
微生物具有的這些獨特呼吸作用，為高等動植物望塵莫及的。這些作用拓寬了微生物生存的空間環境，為微生物在生存競爭中生存立下了“汗馬功勞”。因為微生物可以在不同的環境中以不同的氧化方式獲得能量。
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