미생물의 에너지 대사(동화작용과 생합성)에 관한 조사

1. 무기화합물을 공급원으로 하는 주요 생체원소의 동화

많은 미생물은 무기화합물을 공급원으로 하여 주요한 생체원소를 생합성할 수 있다. CO₂를 탄소원으로 이용하는 것은 독립영양균의 특징이다. 모든 영양형(autotroph type)에 속하는 대부분의 미생물은 유일한 질소원으로 암모니아를 이용하며, 이들 중 일부는 질산도 이용할 수 있다. 질소원으로서 N₂를 이용할 수 있는 능력(질소 고정)은 아주 극소수의 일부 미생물에서만 나타나고 있다.

(1) CO₂의 동화(fixation of CO₂)
균체성분 탄소원자의 대부부분은 유기영양체(heterotroph)로, 유기탄소원의 탄소원자는 공용경로(amphibolic pathway)를 거쳐 생합성된다. 그러나 이때에는 양적으로 적기는 하지만 CO₂의 동화, 즉 고정이 되고 일반 세균 증식에 CO₂가 필요한 것은 이 때문이며 어떤 균은 고농도의 CO₂를 요구하는 경우도 있다.
유기영양생체에서 CO₂고정 반응은 다음과 같다. 첫째는 EMP경로왿� Krebs회로 사이를 연락하는 반응이다. (그림 3)
피루브산(pyrubic acid + CO₂+ ATP → 옥살로아세테이트(oxaloacetate) +ADP + Pi
또는 인산 피루브산(Phosphenol pyrubic acid) + CO₂→
옥살로아세테이트(oxaloacetate) + Pi
이들 반응의 의의는 TCA회로의 공용적인 한 특성 때문에 그 중간체인 α-케토글루타민산(α-ketoglutaric acid), 수시닌산(succinic acid), 옥살로아세테이트(oxaloacetate) 등은 생합성 재료로서 소비되고 따라서 증식 중의 균은 acetyl CoA왿� 반응했던 옥살로아세테이트(oxaloacetate)는 재생되지 않는다. 그러므로 상기의 반응은 옥살로아세테이트를 보충하여 회로의 운전을 유지하기 위하여 필요하다. TCA회로의 부분적 반응, 즉 옥살로아세테이트왿� 수시닌산이 반응하는데 이는 혐기성균에도 존재하며 생합성에 중요하게 사용되나 여기에 탄소원자를 유입시키는 필수경로이다.