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水と細胞の代謝

by admin

生物は、その活動や成長、さらには生殖を維持するために必要な必須物質（必須代謝物ともいう）を、生息する外部環境から探しています。

水は最大の成分であるすべての生物にとって不可欠なだけでなく、食物の拡散や食物連鎖が機能するのに特に好ましい環境を構成しているのです。

代謝の概念

代謝は、生物が存在するためのすべての生化学的およびエネルギー変換（吸収および排泄現象を伴う）から構成されています。 問題となるすべての反応は酵素（特殊な複合タンパク質）によって触媒され、2つのカテゴリーに分類されます。

  • 合成代謝または同化作用。これは内エネルギッシュ（エネルギー消費を伴う）で、生物がその物質（特にその構造、予備、または酵素触媒タンパク質）を構築することを可能にするものである。
  • エネルギー代謝または異化。これは、潜在的化学エネルギーに富む食物または予備物質（特に炭水化物）を分解する外生的反応によって同化に必要なエネルギーを生産し、ATPはエネルギーの運搬に一役買っている。最も重要なプロセスは、有機化合物の脱水素からなる一連の酸化反応で、これは作用する水素受容体の性質によって細分化されている。 好気性呼吸（遊離酸素が存在し、水を供給するために水素を受け取る）または無酸素性呼吸（遊離酸素はないが、NO3やSO4などの酸素ミネラル結合が存在し、酸素を失うことによって化学的還元を受ける）、または嫌気性発酵（O2または酸素ミネラル結合のいずれもない培地で有機化合物を分解する）である。

the nutrition of living beings

Different on the way the living beings feed themselves, be drawn between two fundamental groups: autotrophes and heterotrophes (see figure 7).

Figure 7.生き物の養殖方法 生物の栄養

autotrophy

独立栄養生物は、無機炭素 (CO2, HCO3-)、さらにはメタンを同化することによって必須代謝物を合成し、特定のミネラル塩、アンモニア窒素または硝酸態窒素（アミノ酸、タンパク質などの合成用）、リン酸塩（DNA および ATP の成分）などを添加しながら、糖質を構築する能力を備えています。 この同化に必要なエネルギー源は2つあります。

  • 太陽エネルギーは、光屈性植物（藻類、水生植物、まれに光合成細菌）のクロロフィル色素に使用されます。

この生物過程は定量的にみると自然界で最も重要であるといえるでしょう。 さらに、事実上、他のすべての生物および従来のエネルギー源は、このプロセスから得ており、また、水中および大気中の酸素の主な供給源も形成しています。

上記の平衡は逆転することができる：右から左へ、上で見たように好気性呼吸反応である。

  • 化学エネルギー、化学向性細菌の場合、ミネラルに基づく酸化還元反応から：それらの多くは水処理の面で重要であり、特に：
    • 硝化菌。 アンモニウムを亜硝酸に酸化するニトロソモナス属に属するもの、亜硝酸を硝酸に変換するニトロバクター属に属するもの、
    • 特定の鉄および/またはマンガン細菌、鉄とマンガンイオンをマンガンと鉄酸化物/水酸化物に酸化させるもの。
    • 還元型の硫黄（特にH2S）を酸化してコロイド状硫黄（Beggiatoa-Thiothrixグループ）または硫酸（Thiobacillusグループ）にする硫黄酸化細菌（硫黄細菌としても知られている）。

    これらの細菌は、嫌気性環境に生息する少数の例外（たとえば、メタン化に関与する特定の酢酸菌やメタン生成菌）を除けば、一般に好気性です。

    heterotrophy

    従属栄養生物は、すでに構築されている有機物質（自己栄養または他の従属栄養による、したがって食物連鎖概念）からしか食べることができないのです。

    異化作用の間に、この基質はより単純な分子に分解され、次に同化作用に必要なエネルギーを供給するために酸化される。したがって、この 2 つの現象は密接に関連しており、結合した酸化還元反応を伴う。有機基質は異化作用ではエネルギー源として、同化作用では細胞成分の供給として使われる。

    好中球生物には細菌（化学栄養細菌は除く）、真菌および動物というすべての非塩基性生物（chlorophyllian beings）が含まれる。 4039>

    代謝に必要な酵素は、細胞内にあるものと、長すぎる分子を切断して細胞壁から拡散できるように外界に排泄されるものとがある。

    実施される呼吸または発酵の種類（上記参照）により、異化の酸化反応に必要な水素受容体は、好気性媒体中の自由酸素（例えば。 活性汚泥中のバクテリア）、または無酸素媒体中では、硫酸塩（硫酸塩還元バクテリアによりH2Sおよび硫化物として還元）または硝酸塩（脱窒バクテリアにより二原子窒素として還元）などの鉱物化合物の結合酸素、または嫌気性環境中の有機化合物（例えばメタン化バクテリア）である。

    最終的な反応生成物は通常、好気相で働く場合はCO2とH2O、嫌気相で働く場合はCO2とCH4となる。 好気性細菌と嫌気性細菌の間には、厳密には半嫌気性細菌が存在し、その異化作用は培地の物理的・化学的条件に依存する。 (窒素と硫黄のサイクル）、および飲料水や都市・工業排水の生物学的処理を扱った章で、これらのさまざまな概念の応用を見ることができる。 例えば、脱窒処理における従属栄養細菌は有機栄養素を必要とするが、硝化に関与する独立栄養細菌には何も必要としない理由を理解することができる。前者の場合、硝酸塩は呼吸に使用する酸素を供給し、後者の場合、NH4の酸化（外部から供給される酸素によって）は必須代謝産物の化学合成に必要なエネルギーを供給する

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