2.4.1微生物的生理进化 - 微生物的生理进化

1一、发酵一、发酵为了更有效地产生为了更有效地产生ATP，酶催化反应组织成代谢途径酶催化反应组织成代谢途径。糖酵糖酵解途径已存在解途径已存在30多亿年多亿年*，至今没有太大的变化至今没有太大的变化。第四节第四节微生物的生理进化微生物的生理进化二、无氧呼吸二、无氧呼吸硫呼吸硫呼吸*是无氧呼吸的早期形态是无氧呼吸的早期形态，以氧化磷酸化机制合成以氧化磷酸化机制合成ATP。在32S和34S之间之间，生物优先利用生物优先利用32S，可造成可造成32S的富的富集。岩石证据表明岩石证据表明，27亿年前亿年前*即存在即存在32S的富集的富集。2三、光合作用三、光合作用非生物来源的有机物有限非生物来源的有机物有限，迫使生物利用太阳能来产生迫使生物利用太阳能来产生ATP，以H2S作为供氢体来还原作为供氢体来还原CO2合成有机物合成有机物。这就是这就是不产氧光合作用不产氧光合作用*。这些细菌只有光合系统这些细菌只有光合系统I，缺少光合系缺少光合系统II，不能以水作为供氢体不能以水作为供氢体，只能以氢气或只能以氢气或H2S作为供氢体作为供氢体。通过光合磷酸化产生通过光合磷酸化产生ATP。3蓝细菌的蓝细菌的产氧光合作用产氧光合作用*大约出现于大约出现于20-25亿年前亿年前*。这些这些细菌拥有光合系统细菌拥有光合系统I和II，不但能通过光合磷酸化产生不但能通过光合磷酸化产生ATP，还能通过水的光解作用产生还原还能通过水的光解作用产生还原CO2所需的氢所需的氢，同时释放氧气同时释放氧气。光合作用为生物提供了一个保障能量供光合作用为生物提供了一个保障能量供给和碳素循环利用的机制给和碳素循环利用的机制。4能源与碳源解决后能源与碳源解决后，氮源上升为生长限制因子氮源上升为生长限制因子。一些微生一些微生物逐渐产生固氮能力物逐渐产生固氮能力，将氮气转化为生物能够利用的氨将氮气转化为生物能够利用的氨，即生物固氮生物固氮*。四、生物固氮四、生物固氮五、有氧呼吸五、有氧呼吸大气积累一定浓度的氧气后大气积累一定浓度的氧气后，生物进化产生有氧呼吸生物进化产生有氧呼吸。这是生物进化史上的一次飞跃是生物进化史上的一次飞跃。5氧浓度经历了三个水平变化氧浓度经历了三个水平变化*：1%PAL，大约距今大约距今6亿年亿年，允许近代生物代谢系统发挥作允许近代生物代谢系统发挥作用，生物迅猛繁盛生物迅猛繁盛。10%PAL，大约距今大约距今4亿年亿年，形成臭氧层形成臭氧层，削弱紫外线对削弱紫外线对生物的损害生物的损害，植物在陆地上生长植物在陆地上生长，并为动物提供了栖息地并为动物提供了栖息地。20%PAL，大约距今大约距今3.4亿年亿年，陆生动物出现陆生动物出现。对氧敏感的对氧敏感的固氮微生物产生防氧保护机制固氮微生物产生防氧保护机制，以免遭其害以免遭其害。