基本概念
自然界中存在某些微生物，它們能以二氧化碳為主要碳源，以無機含氮化合物為氮源，合成細胞物質，並通過氧化外界無機物獲得生長所需要的能量。這些微生物進行的營養方式稱為化能合成作用。例如硝化細菌包括亞硝化菌和硝化菌。利用NH3和HNO2氧化所釋放的能量合成有機物。硫細菌能夠氧化H2S，把S積累在體內。如果環境中缺少H2S，這類細菌就把體內的S氧化成硫酸。鐵細菌是能夠氧化硫酸亞鐵，並利用氧化釋放的能量合成有機物的一類細菌。還有能夠利用分子態氫和氧之間的反應所產生的能，並以碳酸作唯一碳源而生長的細菌氫細菌等。這些微生物的活動，對維持地球上物質循環的平衡以及對淨化環境具有重要作用。例如，土壤中硝化細菌的活動，可提高土壤肥力，增加植物可利用的氮素營養。利用硫細菌可降低土壤pH值，提高土壤礦質鹽的可溶性，從而改善作物的礦質營養。利用某些自養微生物的化能合成作用，可在貧礦尾礦中進行細菌浸礦。還可利用氫細菌進行單細胞蛋白生產，其最大優點在於原料取之不盡。但某些菌亦可造成對人類的危害，例如對金屬的腐蝕等。
微生物種類
硝化細菌
包括亞硝化細菌和硝化細菌。利用NH3和HNO2氧化所釋放的能量合成有機物。
2NH3+3O2+亞硝化細菌=2HNO2+2H2O+能量(1)
2HNO2+O2+硝化細菌=2HNO3+能量(2)
6CO2+6H2O+能量(1)(2) 酶=C6H12O6+6O2
硫細菌
能夠氧化H2S，把S積累在體內。如果環境中缺少H2S，這類細菌就把體內的S氧化成硫酸，氧化過程中釋放的能量可用於合成有機物。
2H2S+O2+硫細菌=2H2O+2S+能量(3)
2S+3O2+2H2O+硫細菌=2H2SO4+能量(4)
6CO2+6H2O+能量(3)(4) 酶=C6H12O6+6O2
鐵細菌
能夠氧化硫酸亞鐵，並利用氧化釋放的能量合成有機物。
4FeSO4+2H2SO4+O2+鐵細菌=2Fe2(SO4)3+2H2O+能量(5)
6CO2+6H2O+能量(5) 酶=C6H12O6+6O2
氫細菌
能夠利用分子態氫和氧之間的反應所產生的能量，以碳酸作唯一碳源而生長。
生態意義
這些微生物的 化能合成作用，對維持地球上物質循環的平衡以及對淨化環境具有重要作用。例如，土壤中硝化細菌的活動，可提高土壤肥力，增加植物可利用的氮素營養。利用硫細菌可降低土壤pH值，提高土壤礦質鹽的可溶性，從而改善作物的礦質營養。利用某些自養微生物的化能合成作用，可在貧礦尾礦中進行細菌浸礦。還可利用氫細菌進行單細胞蛋白生產，其最大優點在於原料取之不盡。但某些菌亦可造成對人類的危害，例如對金屬的腐蝕等。在海底，幾乎沒有光照的情況下，進行光合作用是不可能的。但是，那些能進行化能合成作用的生物仍舊可以作為生產者進行正常的生長，這就使得大洋底下的生態系統得以繼續延續了。因此，在某些方面而言，進行該種化能合成作用的生物也是自然界中不可缺少的一部分。
