伍德-隆達爾代謝途徑
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伍德-隆達爾代謝途徑(Wood–Ljungdahl pathway)是一類為產醋酸鹽細菌跟產甲烷古菌所用的生物化學反應,這代謝途徑又被稱為還原性乙醯輔酶A途徑。[1]這反應使得生物體可用氫作為電子予體,以二氧化碳作為電子受體,並使得生物體能以之作為生物合成的基礎。
在這代謝途徑中,二氧化碳被還原成一氧化碳及甲酸,或直接被還原成醛,而這醛會再進一步地被還原成甲基並與一氧化碳和輔酶A反應生成乙醯輔酶A。
兩個特定的酵素會參與一氧化碳部分的途徑:一氧化碳脫氫酶和乙酰輔酶A連接酶。其中前者會催化二氧化碳的還原反應;而後者會將如此產生的一氧化碳與甲基連接以生成乙醯輔酶A。[1][2]
一些厭氧的細菌和古菌也會使用逆向的伍德-隆達爾代謝途徑來分解乙酸鹽,像例如說一些產甲烷菌會將乙酸鹽分解為甲基與一氧化碳,並進一步將甲基給還原成甲烷,同時將一氧化碳給氧化成二氧化碳;[3]另一方面,硫還原細菌會將乙酸鹽給完全氧化成氫氣與二氧化碳,與此同時將硫酸鹽給還原成硫化物。[4]在逆向途徑中,乙酰輔酶A連接酶有時又被稱為乙酰輔酶A脫羧酶。
這途徑同時出現於產醋酸細菌跟產甲烷古菌當中[5];與逆向三羧酸循環與卡爾文循環不同的是,這反應並不是循環的。近期對一系列細菌和古菌的基因研究的研究發現,所有細胞生物的最後共祖可能是在熱液中使用伍德-隆達爾代謝途徑的生物;[6]而對代謝途徑的系統發生重構也支持此點;[7]然而在近期嘗試重現此類還原二氧化碳途徑的實驗中,只有非常少量(少於0.03mM)的丙酮酸鹽用自然鐵做還原劑[8];而在熱液環境中只有更少量的(大約10μM)用氫氣做還原劑。[9]
參見
參考資料
- ^ 1.0 1.1 Ragsdale Stephen W. Metals and Their Scaffolds To Promote Difficult Enzymatic Reactions. Chem. Rev. 2006, 106 (8): 3317–3337. PMID 16895330. doi:10.1021/cr0503153.
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- ^ Can, Mehmet; Armstrong, Fraser A.; Ragsdale, Stephen W. Structure, Function, and Mechanism of the Nickel Metalloenzymes, CO Dehydrogenase, and Acetyl-CoA Synthase. Chemical Reviews. 2014-04-23, 114 (8): 4149–4174. ISSN 0009-2665. PMC 4002135
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延伸閱讀
- Wood HG. Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy. FASEB J. February 1991, 5 (2): 156–63. PMID 1900793. S2CID 45967404. doi:10.1096/fasebj.5.2.1900793.
- Diekert G, Wohlfarth G. Metabolism of homoacetogens. Antonie van Leeuwenhoek. 1994, 66 (1–3): 209–21. PMID 7747932. S2CID 7473300. doi:10.1007/BF00871640.