Arkea
Metabolisme

Info lebih lanjut: Metabolisme mikrobial
Arkea menunjukkan berbagai macam reaksi kimia dalam metabolisme mereka dan menggunakan banyak sumber energi. Reaksi-reaksi ini diklasifikasikan ke dalam kelompok nutrisional, tergantung pada sumber-sumber energi dan karbon. Beberapa arkea memperoleh energi dari senyawa anorganik seperti belerang atau amoniak (mereka disebut litotrof). Arkea jenis ini termasuk penitrifkasi, metanogen, dan oksidator metana anaerob. Dalam reaksi ini, satu senyawa memberikan elektron kepada senyawa yang lain (dalam reaksi redoks), melepaskan energi untuk bahan bakar aktivitas sel. Satu senyawa bertindak sebagai donor elektron dan satu sebagai akseptor elektron. Energi yang dilepaskan menghasilkan adenosina trifosfat (ATP) melalui kemiosmosis, dalam proses dasar yang sama yang terjadi di mitokondria sel eukariotik.
Kelompok arkea lain menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi (mereka disebut fototrof). Namun, fotosintesis yang menghasilkan oksigen tidak terjadi dalam organisme-organisme ini. Banyak jalur metabolik dasar dimiliki bersama oleh semua bentuk kehidupan; misalnya, arkea menggunakan bentuk modifikasi dari glikolisis (jalur Entner–Doudoroff) serta salah satu dari siklus asam sitrat lengkap atau parsial. Kesamaan dengan organisme lain ini mungkin mencerminkan bahwa jalur-jalur metabolik dasar tersebut memiliki asal-usul pada awal sejarah kehidupan dan tingkat efisiensi yang tinggi.
| Tipe nutrisional | Sumber energi | Sumber karbon | Contoh |
| --- | --- | --- | --- |
|  Fototrof  |  Cahaya matahari  |  Senyawa organik  |  Halobacterium  |
|  Litotrof |  Senyawa anorganik |  Senyawa organik atau fiksasi karbon |  Ferroglobus, Methanobacteria, atau Pyrolobus  |
|  Organotrof |  Senyawa organik  |  Senyawa organik atau fiksasi karbon  |  Pyrococcus, Sulfolobus, atau Methanosarcinales  |
Beberapa Euryarchaeota adalah metanogen yang hidup di lingkungan anaerobik, seperti rawa-rawa. Bentuk metabolisme ini berevolusi sejak awal, dan bahkan mungkin saja organisme yang pertama hidup bebas adalah metanogen. Umumnya, reaksi melibatkan penggunaan karbon dioksida sebagai akseptor elektron untuk mengoksidasi hidrogen. Metanogenesis melibatkan berbagai koenzim yang unik untuk arkea ini, seperti koenzim M dan metanofuran. Senyawa-senyawa organik lain seperti alkohol, asam asetat, atau asam format digunakan sebagai alternatif akseptor elektron oleh metanogen. Reaksi-reaksi ini sering terjadi pada arkea yang tinggal di usus. Asam asetat juga dipecah menjadi metana dan karbon dioksida secara langsung oleh arkea asetotrofik. Asetotrof adalah arkea dalam ordo Methanosarcinales dan merupakan bagian utama dari komunitas mikroorganisme yang menghasilkan biogas.
Arkea lainnya menggunakan CO2 di atmosfer sebagai sumber karbon dalam proses yang disebut fiksasi karbon (mereka disebut autotrof). Proses ini melibatkan bentuk yang sangat termodifikasi dari siklus Calvin atau jalur metabolik yang baru ditemukan disebut siklus 3-hidroksipropionat/4-hidroksibutirat. Crenarchaeota juga menggunakan siklus Krebs terbalik, sementara Euryarchaeota juga menggunakan jalur reduktif asetil-KoA. Fiksasi karbon ini didukung oleh sumber energi anorganik. Tidak ada arkea yang diketahui melakukan fotosintesis. Sumber energi arkea sangat beragam dan berkisar dari oksidasi amonia oleh Nitrosopumilales sampai oksidasi hidrogen sulfida atau unsur belerang oleh spesies Sulfolobus, yang menggunakan oksigen atau ion logam sebagai akseptor elektron.
Arkea fototrofik menggunakan cahaya untuk menghasilkan energi kimia dalam bentuk ATP. Pada Halobacteria, pompa ion yang diaktifkan oleh cahaya, seperti bakteriorodopsin dan halorodopsin, menghasilkan gradien ion dengan cara memompa ion keluar dari sel melintasi membran plasma. Energi yang tersimpan dalam gradien elektrokimia kemudian diubah menjadi ATP oleh ATP sintase. Proses ini merupakan bentuk fotofosforilasi. Kemampuan pompa untuk menggerakkan ion melintasi membran bergantung pada perubahan yang diberdayai cahaya dalam struktur kofaktor retinol yang ada di tengah protein.