Metanogenéza

Metanogenéza je tvorba metánu metanogénnymi archeónmi, prokaryotickými organizmami, ktoré produkujú metán ako odpadný produkt svojho metabolizmu. Najpreskúmanejšie sú metanogénne organizmy Methanosarcina barkeri a Methanosarcina mazei. 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. 

 Metylkoenzým-M-reduktáza 
Metylkoenzým-M-reduktáza je enzým archeónov, ktorý tvorí metán. Reaktantmi sú metylkoenzým M (CH3SCoM) a koenzým B (CoB-SH): 

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. 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.

 Metanolkoenzým-M-metyltransferáza 
Metanolkoenzým-M-metyltransferáza je enzým, ktorý tvorí metylkoenzým M (CH3SCoM) z koenzýmu M (CoM-SH) a metanolu (MeOH):

CoM-SH + MeOH  → CH3SCoM

Metanolkoenzým-M-metyltransferáza vyžaduje na svoju funkciu korinoid, čo je komplex s ligandom odvodeným z hému a centrálnym atómom kobaltu. 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.

 Redukcia heterodisulfidu 
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:

CoB-S-S-CoM + e- + H+ → CoB-SH + CoM-SH + transmembránový potenciál

 Primárny zdroj elektrónov 
Primárny&m zdrojom elektrónov u metanogénnych archeónov je plynný vodík, H2. Ten sa využíva analogicky ako  NADH v Komplexe I ako zdroj elektrónov, ktoré zredujú uhlík metanolu na za tvorby metánu. Energia týchto elektrónov sa využije na tvorbu transmembránového potenciálu, preože zodpovedajúci proteín je transmembránovo viazaný a je protónovou pumpou.

 ATP syntáza metanogénnych archeónov 
ATP syntáza metanogénnych archeónov je enzým typu A, ktorý je poháňaný elektrochemickým gradientom sodných katiónov, nie protónov.  

 Sodno-protónový antiporter 
Sodno-protónový antiporter je výmenník, ktorý premieňa transmembránový potenciál protónov na transmembránový potenciál sodných katiónov. Zatiaľčo jeden z týchto iónov sa presúva v smere elektrochemického gradientu, je jeho energia využitá na endergonický presun druhého z iónov proti elektrochemickému potenciálu.

 Redukcia oxidu uhličitého na metán za pomoci vodíka 
Redukcia oxidu uhličitého vodíkom na metán prebieha u Methanosarcina barkeri. +

 Referencie 

 Pozri aj 
 Dýchací reťazec
 Bioenergetika
 Archeóny
 Metán
 Koenzým M
 Koenzým F420
 Koenzým F430
 Kofaktor F430
 Koenzým B
 Metylkoenzým-M-reduktáza
 Metanolkoenzým-M-metyltransferáza

Kategória:Metabolické dráhy