通常细菌和微藻的互利共生关系是建立在两者在代谢功能上的互补基础上，主要表现为对氧气和代谢产物的释放和吸收利用上：
• 微藻通过光合作用产生氧气，作为好氧细菌呼吸降解污染物的电子受体去除污染物
• 同时细菌呼吸产生的[[二氧化碳]]也能供微藻进行光合作用
在物质代谢方面，在富营养状态下：
• 微藻通过光合作用吸收利用氮磷等元素合成自身物质，同时向环境中释放有机物，微藻细胞分解也是溶解性有机碳的重要来源
• 而细菌能够利用氧气分解微藻产生的分泌物及死亡的藻细胞，产生的分解产物反过来被微藻吸收利用
细菌和微藻在增殖过程中，会向环境中分泌一些酶物质，如脂肪酶、磷酸酶、硫酸醋酶、葡萄糖昔酶、乳糖昔酶等，这些酶能够将大分子物质如多糖、蛋白质水解成小分子物质，从而被细菌和微藻吸收利用
研究表明与微藻的纯培养相比，菌藻系统能够提高微藻的产量。
在自然环境中：
• 微藻能够与微生物相互作用，为细菌提供栖息地避免不良环境的影响
• 细菌能产生生长因子促进微藻生长，使菌藻系统能够回收部分能源
• 并且菌、藻产生代谢产物也能被微生物和微藻相互利用，从而减少额外投加能源物质的消耗。在微藻环境中有伴有大量溶解性有机碳，可促进细菌的生长。