3.3 微生物與能量

2021-03-05 i3microorganism
如果微生物獲取了營養，它接下來要做的是必須保存能量以進行生長，本小節簡介微生物與能量的關係。新陳代謝是生物體內所有生化反應的總稱，分為合成代謝和分解代謝。分解代謝是將複雜大分子分解為小分子和能量的過程，而合成代謝是將小分子物質和能量轉化為大分子的過程。通常ATP可看做生物的通用能源，從能量角度來說，分解代謝就是將其他能量形式代謝為ATP的過程。最初的能源形式可分為三類：有機化合物、無機化合物和光。從化學物質中保存能量的生物稱為化能營養生物，使用有機化合物的則稱為化能有機營養生物。實驗室中大多數微生物是化能有機營養生物。各種有機化合物在化養代謝過程中被分解，氧化過程中釋放的部分能量被保存在ATP或相關富能化合物中。許多細菌和古菌可以從氧化無機化合物中獲取能量，這種分解代謝形式被稱為化能無機營養。能夠被氧化的無機化合物包括氫氣H2、硫化氫H2S、氨NH4+和亞鐵Fe2+，相應的菌株包括氫細菌、硫細菌、硝化細菌和鐵細菌。光養生物含有葉綠素和其他能將光能轉化為ATP的色素，因此不需要化學物質作為能量來源。細菌有兩種光營養形式，一種叫做產氧光合作用，例如藍細菌和一些藻類；另一種是不產氧光合作用，例如紫細菌、綠細菌、日光桿菌等。產氧和不產氧光合作用存在著許多相似之處，我們現在已確定，產氧過程是從不產氧過程演化而來，具體將在第13/14解析。拋開能量不說，微生物都是碳基生物，因此細胞都需要大量的碳以供生長和繁殖。那麼微生物所需的碳又從何而來？根據碳的來源可將微生物分為兩種：異養和自養。異養微生物碳來自其他的有機化合物；而自養微生物使用二氧化碳作為碳源。化能有機生物就是異養生物，而大多數化能無機營養生物和光養生物是自養生物。自養生物也被稱為初級生產者，因為它們可利用無機碳合成有機物。地球上所有有機物都是由初級生產者合成的，尤其是光養生物。卡爾文循環是光營養生物將二氧化碳併入細胞的主要生化途徑。

參考資料：

Brock Biology of Microorganisms, 15th Edition

3.3 Energy Classes of Microorganisms

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