توليد الميثان
عمليات الايض في تكوين الميثان

الخاصية الايضية التي توحد الاصناف المختلفه من البكتيريا المنتجه للميثان، هي قدرتها على الدمج ما بين عملية الاكسدة للهيدروجين وعملية الاختزال لثاني اكسيد الكربون. علاوه على ذلك، قدره العديد من الكائنات على النمو بطريقه ذاتية التغذية تشير إلى القدرة الحيوية الهائلة لهذه الميكروبات. تتميز البكتيريا المولده للميثان عن باقي الكائنات التي تتغذى تغذية ذاتية (استخدام ثاني اكسيد الكربون كمصدر وحيد للكربون) في ان عملية ايض ثاني اكسيد الكربون تتضمن تثبيت للكربون الخلية والحد من الميثان.
في الوقت الحاضر لا يعرف الا القليل عن ردود الفعل الاولية المشاركة في اختزال ثاني اكسيد الكربون إلى غاز الميثان وتثبيت غاز ثاني اكسيد الكربون داخل وسط الخلية. لم يحدد بعد إذا خطوات الاختزال الأولى في عملية تثبيت غاز ثاني اكسيد الكربون إلى الكربون وغاز الميثان تنطوي على مسار مماثل ام لا.
هنالك اثنين من المكونات الكيميائية الحيوية لعملية تكوين الميثان تم اكتشافهم حديثا في مختبر ر.س ولف، حيث أنهم يعملان على ايجاد مسار جديد لفهم عمليتا أكسدة الهيدروجين واختزال ثاني أكسيد الكربون. أحدهم الانزيم المساعد في تكوين المثيل، حيث أنه قام الباحثان ولف وبرايد باكتشافه ثم قاما بتصنيعه كيميائياً وعزله على أساس أنه عامل مساعد مستقر حراريا في سلالة البكتيريا المصنعة للميثان(MOH.)، بالإضافة إلى اكتشاف وجوده في كائنات أخرى مصنعة للميثان. العامل المساعدM الذي صيغته الكيميائية (HSCH2CH2SO3) تم تحديد هيكله وتصنيعه كيميائيا بواسطة تايلور وولف، حيث بدؤوا عملهم بعزل العامل المساعد على هيئة حمض (2,2'-dithiodiethanesulfonic acid) والذي يتواجد على هيئة نشطة تسمى (2- mercaptoethanesulfonic acid)، وأيضا قاما بفحص مبسط لوصف العامل المساعد (M) وربطوه بالظروف الانزيمية الضرورية لتكوين الميثان أو تفكيكه بمساعدة هذا العامل المساعد.
المركب الضوئي ذو الوزن الجزيئ القليل (ف420) ظهر وجوده في البكتيريا التي تم اختبارها إلى الآن، شيزمن وال هم أول من وصفوا خصائص هذه الصبغة وعلاقتها في ايض الهيدروجين لسلالة البكتيريا المولده للميثان، لكن تركيب هذه الصبغة لم يعرف بعد، يكون امتصاصه الاعلى على موجه 240 نانوميتر عند اختزاله كما ويخسر امتصاصه على موجه 420 نانوميتر عند تاكسده، كما انهم يعتقدون ان تدمير شكل الانزيم يحدث بالهواء، لان عند اختزاله تكون الانزيمات مرتبطه مع ف420 وتكون مستقره، لكن عندما يتم اكسدته تتحرر هذه الانزيمات وتكون غير مستقره.
وجد تي زنج ان اختزال نيوكليوتيد البيريميدين لهذه البكتيريا مرتبط أيضا بهذه الصبغة كما ان اكسدة مركب الفورمات والهيدروجين الموجود في جينوم م.رومينانتيوم، تتم من خلال هذه الصبغة لينتج اختزال ثنائي نوكليوتيد الأدنين وأميد النيكوتين.
عملية اكسدة الهيدروجين في البكتيريا المولدة للميثان مرتبطة بالصبغة، ومن المثير للاهتمام ان كل من العامل المساعد (M) وف 420 مركبات فريده للبكتيريا المولده للميثان، يتمثل دورهم في حمل الكترون (ف 420) أو حامل للمركب النشط الميثيل(العامل المساعد M).
على سبيل المثال: يمكن استعمال البروتين الناقل للالكترونات المرتبط ب ف 420 بدلا من فيريدوكسين، الفيريدوكسين لم يتم عزله أو التعرف عليه من زراعة نوع واحد من الكائنات الحية التي تصنع الميثان. أضاف تزينج وآل أن الفيريدوكسين الذي تنتجه (C. pasteurianum) لا يمكنه أن يحل محل ف 420 في التفاعلات التي يستخدم خلالها هذه الصبغة، وأيضا أن ف 420 أو خلاصات ال (MOH.) أو خلاصات (M. ruminantium) لا يحلوا مكان الفيريدوكسين المستخدم في تفاعلات يدخل فيها البيروفيت كما في البكتيريا (C. pasteurianum).
السايتوكرومات من نوع(c) و (b) لم يتم اكتشافها في أي من البكتيريا المصنعة للميثان، لأن هذا مهم في فهم استقلاب الطاقة في الكائنات التي تصنع الميثان، حيث أن باقي الكائنات الحية في عميلة نقل الالكترونات في الفسفرة كانت تعتمد على السايتوكرومات. على العلم أن آليات الفسفرة التأكسدية (oxidative pho f oxidative phosphorylation spholrylation) ونقل الالكترونات في الفسفرة (electron transport phosphorylation) لم يتم برهانها في الكائنات المصنعة للميثان.
اضافه إلى ذلك، البكتيريا المولده للميثان تستخدم الهيدروجين، ثاني اكسيد الكربون، الفورمات وميثانول كركيزه للتوليد الميثان، المكتشف باركر اقترح آلية موحدة لحساب توليد الميثان من هذه ركائز.
ان ركائز عملية توليد الميثان ترتبط وتتحد مع حامل أو أكثر، بالنهاية سوف يتم اختزالهم إلى الميثان مع اعاده توليد الحوامل. فاكتشاف العامل المساعد M ساعد في تفسير هذا المخطط.