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近年来，利用微生物合成金属纳米材料的生物合成法，由于具有反应条件温和、生物相容性高等优点，受到越来越多的关注。同时，微生物合成金属纳米材料对微生物的作用也引起了广泛的关注。微生物合成金属纳米材料的过程与胞外电子传递关系密切。研究微生物合成金属纳米材料与微生物之间的相互作用，不仅有助于理解生物合成金属纳米材料的机制，还能为微生物在金属元素地球化学循环中的作用提供理论基础。本研究选用希瓦氏菌、酿酒酵母和趋磁细菌等三种电化学活性微生物合成金属纳米材料，考察生物合成金属纳米材料形态学、光学和磁学等方面的特性，检测微生物生物活性和电化学活性的改变，分析微生物细胞组分的变化，从而探讨微生物合成的金属纳米材料在胞外电子传递中的作用。 分别使用革兰氏阴性菌Shewanella oneidensis MR-1野生型及其缺陷型△omcA/mtrC作为模式菌株，分别研究两种菌株是否能够还原Au(Ⅲ)并形成金纳米粒子。通过扫描电子显微镜观察细胞的表面形态发现，野生型和缺陷型均能够形成金纳米粒子。将细胞切片后进行透射电子显微镜观察发现，形成的金纳米粒子仅分布在细胞膜上。利用电化学技术研究合成金纳米粒子前后，野生型和缺陷型菌株的胞外电子传递过程。通过循环伏安测试可知，合成金纳米粒子前，野生型的氧化还原峰电流均高于缺陷型;而合成后，缺陷型的氧化峰电流反而略高于野生型的。通过光谱学技术和SDS-PAGE分析发现，合成金纳米粒子后，细胞中某些蛋白含量明显减少，这可能是引起电化学活性减弱的原因。此外，还研究了S.oneidensis MR-1与金属矿物之间的作用。当S.oneidensis以分别以柠檬酸铁、Fe2O3和MnO2等矿物作电子受体时，其细胞活性均较高且无明显差别，但以柠檬酸铁为电子受体的菌体展现出更强的电化学活性，其细胞蛋白表达的差异性也最大。 使用真菌Saccharomyces cerevisiae Meyen ex Hansen合成CdS量子点。通过荧光显微镜观察发现，合成CdS量子点后的S.cerevisiae在紫外光激发下有明显的蓝光发射。透射电镜图片显示，该CdS量子点分布在细胞表面和细胞内部，平均粒径为2 nm。通过循环伏安测试研究S.cerevisiae的电化学活性发现，合成量子点后，还原峰明显减弱，但当使用氙灯照射时，还原峰明显增强。通过周期性光照-光暗的电流响应测试证实，生物合成CdS量子点能够增强S.cerevisiae的光电流响应。通过2-DE分析S.cerevisiae蛋白的表达差异发现，合成量子点后，细胞中细胞色素c过氧化物酶和26S蛋白酶体调节亚基等与电子传递和细胞合成有关的蛋白含量有所降低，这可能是引起电化学活性减弱的原因。 革兰氏阴性菌Magnetospirillum magneticum AMB-1能够在体内进行生物矿化，将离子态铁转变成固相铁矿即形成磁小体。分别研究在仅含Fe(Ⅲ)、仅含Fe(Ⅱ)以及同时含有Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)的情况下，M.magneticum合成磁小体的情况。结果表明，在磁小体的合成过程中伴随电子的交换。通过OD600及流式细胞仪测定发现，铁源对M.magneticum的生长没有明显影响。对M.magneticum进行细胞磁性测定发现，在Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)同时存在下细胞磁性最高。通过循环伏安测试证实，M.magneticum具有一定的电化学活性，其氧化还原峰分别出现在+0.1 V和-0.2 V处。不同培养条件，如时间、溶解氧等能够影响M.magneticum的电化学活性。研究发现，磁小体的形成会严重抑制M.magneticum的电化学活性，说明磁小体的形成过程与M.magneticum的胞外电子传递密切相关。