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原核生物の代謝

すべての生物と同様に、原核生物がエネルギーと炭素を必要としています。 彼らは様々な方法でこれらの必要を満たしている。 実際、原核生物はありとあらゆる種類の代謝を行っています。 光からエネルギーを得ることもあれば、化学物質からエネルギーを得ることもある。 また、二酸化炭素から炭素を得る（自己栄養型）、あるいは他の生物から炭素を得る（従属栄養型）。 ほとんどの原核生物は化学従属栄養生物である。 エネルギーと炭素の両方を他の生物に依存する。 多くの原核生物は、有機廃棄物や生物の死骸を分解する。 分解者として重要な役割を果たし、炭素や窒素のリサイクルに貢献している。 光独立栄養生物は重要な生産者である。

Classification of Prokaryotes Based on Metabolism

Two major nutritional needs can be used to group prokaryotes.原核生物は、代謝に基づく分類を行うことができる。 これらは、(1) 細胞内で有機分子を構築するための炭素源である炭素代謝、および (2) 成長に使用するエネルギー源であるエネルギー代謝である。

炭素代謝の観点から、原核生物は従属栄養生物または独立栄養生物に分類される。

• 従属栄養生物は炭素源として、通常は他の生物からの有機化合物を使用する。 多くの独立栄養細菌は光合成を行い、大気中の二酸化炭素から炭素を得る。 原核生物におけるエネルギー代謝は、以下のいずれかに分類される：
  • 光栄養生物は、太陽からの光エネルギーを取り込み、細胞内で化学エネルギーに変換する。
  • 化学栄養生物は、有機または無機分子のいずれかを分解して、細胞にエネルギーを供給する。

  次に、生物は次のように分類される：

  • 光従属栄養生物は、光エネルギーをとらえて細胞内で化学エネルギーに変換するが、有機物（他の生物）から炭素を得ている生物である。 例としては、紫色の非硫黄細菌、緑色の非硫黄細菌、ヘリオバクテリアなどがある。
  • 化学従属栄養生物は、エネルギー源と炭素源を有機物から得る生物である。 化学従属栄養生物は、自分では作れない有機構成要素を消費しなければならない。 多くは糖類などの有機物からエネルギーを得ている。
  • 光独立栄養生物は、光エネルギーを捕獲し、二酸化炭素を炭素源とする細胞である。 光独立栄養生物はシアノバクテリアなど多くの原核生物が存在する。
  • 化学栄養生物は、無機分子を分解して細胞のエネルギー源とする細胞で、二酸化炭素を炭素源とする。 化学栄養生物には、硫化水素（H2S、「腐った卵」のような臭いのするガス）やアンモニア（NH4）を分解する原核生物も含まれます。 土壌細菌の一種であるニトロソモナスは、NH4+を亜硝酸塩（NO2-）に酸化させる。 この反応により、細菌が使用するエネルギーが放出される。
  

  図1. このフローチャートは、ある種が独立栄養生物なのか従属栄養生物なのか、光栄養生物なのか化学栄養生物なのかを判断するのに役立つ。 例えば、”Obtain carbon elsewhere?” は、炭素源が他の生物であるかどうかを問うものである。 もし答えが「はい」なら、その生物は従属栄養生物である。

  まとめ：原核生物がエネルギーを得る方法

  原核生物はさまざまな方法で炭素とエネルギーの必要性を満たしている。 光独立栄養、化学独立栄養、光従属栄養、または化学従属栄養である場合があります。

  二酸化炭素（または関連化合物）

  有機化合物

  栄養モード	エネルギー源	炭素源
  Photoautotroph	光
  光従属栄養生物	光
  化学従属栄養生物	化学化合物	二酸化炭素（または関連化合物）
  Chemoheterotroph化学化合物	有機化合物

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