硫酸盐还原菌(SRB)的代谢途径和硫酸盐还原机制

硫酸盐还原菌(SRB)是一类能够将硫酸盐还原为硫化物的厌氧细菌，在自然界和工程系统中都扮演着重要的角色。

根据碳源和电子供体的不同，SRB可分为异养型和自养型：

异养型SRB: 利用有机化合物作为碳源和电子供体。* 自养型SRB: 利用CO2/HCO32-作为碳源，并通过氢氧化反应或Fe2+的氧化获得电子。

因此，SRB可以建立两种不同的代谢方式：醋酸生成代谢或氢生成代谢。

SRB的硫酸盐还原过程尚未完全理解，但可能通过两条提议的途径进行：

同化型硫酸盐还原: 直接利用硫酸盐还原产物合成细胞材料。2. 异化型硫酸盐还原: SRB可以在厌氧条件下， * 通过完全氧化将有机碳源分解为二氧化碳， * 或通过不完全氧化将有机碳源分解为乙酸。

与此同时，通过底物水平磷酸化产生少量三磷酸腺苷（ATP）和高能电子。在磷酸化中释放的高能电子通过电子传递链（黄素蛋白、细胞色素C等）逐步传递给SRB，通过'电子传递磷酸化'产生大量ATP，为生化过程提供能量。最后，通过消耗ATP将硫氧化物还原为硫化物（S2-）以提供能量。

一般而言，硫酸盐还原包括三个主要步骤：

(i) 硫酸盐激活生成腺苷 5'-磷硫酸（APS）。

(ii) APS还原生成亚硫酸盐。

(iii) 亚硫酸盐还原生成硫化物。

首先，ATP硫酰酶催化的硫酸盐需要产生APS和焦磷酸酯。然后，产生的APS可以通过APS还原酶催化而获得能量，还原为亚硫酸盐。第三步的机理仍存在争议，主要有两种可能的还原途径：

三硫酸盐途径: 通过三硫酸盐和硫代硫酸盐的途径使得还原可以三步两电子进行，其中形成了三硫酸盐和硫代硫酸盐作为中间产物。对于三硫酸盐途径，涉及到三硫酸盐还原酶和硫代硫酸盐还原酶的酶。* 直接六电子还原途径: 硫代硫酸盐和亚硫酸盐在硫酸盐还原途径中并不常见，另一种可能的还原途径是直接进行六电子还原步骤的还原途径。