寻找微生物化学营养生长的生物质产量热力学描述

用于预测生物质产量的相关性是有价值的，已经发表了许多基于多个参数（Y(ATP)，Y(Ave)，eta(o)，Y(c)，吉布斯能效率和焓效率）的提案。本文批判性地审视了所提参数的特性，涉及它们对化学营养生长系统的普遍适用性、与热力学第二定律的明确关系、缺乏内在问题以及仅需黑箱信息的要求。显然，所提的参数都未能满足所有这些要求。特别是，各种能量效率参数存在重大内在问题。然而，本文将表明，每单位生成生物质的吉布斯能耗（kJ/C-mod）是一个满足这些要求且没有内在问题的参数。发现一个简单的相关性，提供了吉布斯能耗/C-mol生物质作为C源性质的函数（以碳链长度和还原程度表示）。这种耗散似乎几乎不依赖于电子受体的性质（例如，O(2)，No(3)(-)，发酵）。因此，单个相关性可以描述非常广泛的微生物生长系统。在这方面，吉布斯能耗比热生产/C-mol生物质更有用，后者受所用电子受体的强烈依赖。提供的证据表明，在某些生长系统中甚至可以发生净热吸收。由此获得的吉布斯能耗相关性显示，对于较短链（C(6) --> C(1)）的C源，耗散/C-mol生物质增加，对于还原程度大于4和小于4的C源也增加。显然，耗散/C-mol生物质可以被视为通过适当的不可逆碳-碳耦合和氧化/还原反应将碳源转化为生物质所需的生化“工作”的简单热力学度量。这得到了不同C源上生物质形成的理论ATP需求和发现的耗散值（kJ/C-mol生物质）之间良好相关性的支持。吉布斯能耗的已建立相关性允许对底物的化学营养生物质产量进行预测，其误差在0.01到0.80 C-mol生物质/(C)-mol底物的产量范围内为13%，适用于需氧/缺氧/脱氮生长系统.