Metanogenéza
Metanogenéza je tvorba metánu metanogénnymi archeónmi, prokaryotickými organizmami, ktoré produkujú metán ako odpadný produkt svojho metabolizmu.[1] Najpreskúmanejšie sú metanogénne organizmy Methanosarcina barkeri a Methanosarcina mazei.[1] Koncom 80. rokov 20. staročia bolo zistené, že tvorba metánu u týchto organizmov je naviazaná na transport elektrónov elektróntransportným reťazcom, ktorý je spojený s pumpovaním protónov alebo sodných katiónov, ktorých elektrochemický gradient sa využíva na syntézu ATP, je teda v súlade s chemiosmotickou teóriou. [1]
Metylkoenzým-M-reduktáza
[upraviť | upraviť zdroj]Metylkoenzým-M-reduktáza je enzým archeónov, ktorý tvorí metán.[1] Reaktantmi sú metylkoenzým M (CH3SCoM) a koenzým B (CoB-SH):[1]
CH3SCoM + CoB-SH → CH4 + CoB-S-S-CoM
Druhým produktom je tzv. heterodisulfid (CoB-S-S-CoM).
Metylkoenzým-M-reduktáza vyžaduje na svoju funkciu kofaktor F430, čo je porfinoid, ktorý má derivát tetrapyrolu ako ligand a centrálnym atómom je nikel.[1] Mechanizmus, akým enzým tvorí metán nie je známy, predpokladá sa, že metylová skupina metylkoenzýmu M je prenesená na atóm niklu kofaktoru F430 a následne je tento organokovový komplex redukovaný koenzýmom B za prerušenia koordinačnej väzby nikel-uhlík za tvorby metánu a disulfidu.[1]
Metanolkoenzým-M-metyltransferáza
[upraviť | upraviť zdroj]Metanolkoenzým-M-metyltransferáza je enzým, ktorý tvorí metylkoenzým M (CH3SCoM) z koenzýmu M (CoM-SH) a metanolu (MeOH):[1]
CoM-SH + MeOH → CH3SCoM
Metanolkoenzým-M-metyltransferáza vyžaduje na svoju funkciu korinoid, čo je komplex s ligandom odvodeným z hému a centrálnym atómom kobaltu.[1] Predpkladá sa, že v reakčný mechanizmus zahŕňa organokovovú zlúčeninu s koordinačnou väzbou kobalt-uhlík, pričom prechodne sa viažucim ligandom je metylová skupina pochádzajúca z metanolu.[1]
Redukcia heterodisulfidu
[upraviť | upraviť zdroj]Redukcia heterodisulfidu (CoB-S-S-CoM) na koenzým B (CoB-SH) a koenzýmu M (CoM-SH) je sprostredkovaná membránovo viazaným proteínom, ktorý je protónovou pumpou, preto je tento proces spojený s tvorbou transmembránového potenciálu na cytoplazmatickej membráne archeónov:[1]
CoB-S-S-CoM + e- + H+ → CoB-SH + CoM-SH + transmembránový potenciál
Primárny zdroj elektrónov
[upraviť | upraviť zdroj]Primárny&m zdrojom elektrónov u metanogénnych archeónov je plynný vodík, H2.[1] Ten sa využíva analogicky ako NADH v Komplexe I ako zdroj elektrónov, ktoré zredujú uhlík metanolu na za tvorby metánu.[1] Energia týchto elektrónov sa využije na tvorbu transmembránového potenciálu, preože zodpovedajúci proteín je transmembránovo viazaný a je protónovou pumpou.[1]
ATP syntáza metanogénnych archeónov
[upraviť | upraviť zdroj]ATP syntáza metanogénnych archeónov je enzým typu A, ktorý je poháňaný elektrochemickým gradientom sodných katiónov, nie protónov.[1]
Sodno-protónový antiporter
[upraviť | upraviť zdroj]Sodno-protónový antiporter je výmenník, ktorý premieňa transmembránový potenciál protónov na transmembránový potenciál sodných katiónov.[1] Zatiaľčo jeden z týchto iónov sa presúva v smere elektrochemického gradientu, je jeho energia využitá na endergonický presun druhého z iónov proti elektrochemickému potenciálu.[1]
Redukcia oxidu uhličitého na metán za pomoci vodíka
[upraviť | upraviť zdroj]Redukcia oxidu uhličitého vodíkom na metán prebieha u Methanosarcina barkeri.[1] +