传质受限热力学将流体运动与共生丙酸氧化过程中对氢和甲酸的优先利用联系起来

产甲烷环境中的互营丙酸氧化依赖于通过氢和甲酸进行的种间电子传递，然而，支配这些载体相对利用方式的物理因素仍然知之甚少。在此，我们研究了流体运动如何改变专性互营丙酸氧化菌 Pelotomaculum schinkii 在与 Methanospirillum hungatei 共培养生长时的电子传递能量学及通路表达。我们采用一个受传质约束的热力学模型，估算不同混合条件和生长阶段下 P. schinkii 细胞表面的 H2 和甲酸浓度，并计算 H2 介导和甲酸介导的丙酸氧化所对应的吉布斯自由能变化。随后利用转录组分析评估电子传递通路的表达情况。 在未混合条件下，甲酸介导的丙酸氧化在热力学上比 H2 介导途径更有利，这与参与甲酸生成的基因高表达相一致。混合改变了共培养体系的活性及通路能量学。H2 对混合更为敏感，且某些条件会使能量优势转向 H2。主要氢化酶和甲酸脱氢酶的表达总体上与这些通路特异性的能量学变化相一致。这些结果表明，流体运动会重塑细胞近邻处热力学有利性，并使替代性电子传递通路的利用呈现出依赖条件和生长阶段的变化。因此，在理解互营代谢时，应将流体运动视为一种生态学和工程学上的调控因素。

传质受限热力学将流体运动与共营养丙酸氧化中氢和甲酸的优先利用联系起来

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传质受限热力学将流体运动与共营养丙酸氧化中氢和甲酸的优先利用联系起来

Yuan Fang， Ran Mei

doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.25.734252

Yuan Fang 1 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校；

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发布于 2026 年 6 月 26 日。

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Yuan Fang， Ran Mei

bioRxiv 2026.06.25.734252； doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.25.734252

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Yuan Fang， Ran Mei

bioRxiv 2026.06.25.734252； doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.25.734252

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.25.734252v1?rss=1

🏷️ 互营丙酸氧化 种间电子传递 氢和甲酸 产甲烷环境 传质受限热力学 转录组分析