Ацетоген

Ацетоген , – микроорганизм вырабатывающий ацетат (CH ₃ COO ⁻) как конечный продукт анаэробного дыхания или ферментации . Однако этот термин обычно используется в более узком смысле только для тех бактерий и архей , которые одновременно осуществляют анаэробное дыхание и фиксацию углерода посредством пути восстановительного ацетилкоэнзима А ( ацетил-КоА ) (также известного как путь Вуда-Люнгдала ). ^[1]^[2] Эти настоящие ацетогены также известны как «гомоацетогены», и они могут производить ацетил-КоА (и из него, в большинстве случаев, ацетат в качестве конечного продукта) из двух молекул диоксида углерода (CO ₂ ) и четырех молекул молекулярного водорода (H ₂ ). Этот процесс известен как ацетогенез . ^[3] и отличается от ацетатной ферментации, хотя обе они происходят в отсутствие молекулярного кислорода (O ₂ ) и образуют ацетат. Хотя ранее считалось, что ацетогенами являются только бактерии, некоторые археи можно считать ацетогенами. ^[4]

Ацетогены встречаются в различных средах обитания, обычно в анаэробных (недостаточных кислорода). Ацетогены могут использовать различные соединения в качестве источников энергии и углерода; наиболее изученная форма ацетогенного метаболизма предполагает использование углекислого газа в качестве источника углерода и водорода в качестве источника энергии. Восстановление углекислого газа осуществляется ключевым ферментом ацетил-КоА-синтазой. Вместе с метанобразующими архей ацетогены составляют последние звенья анаэробной пищевой цепи , которая приводит к производству метана из полимеров в отсутствие кислорода. Ацетогены могут представлять собой предков первых биоэнергетически активных клеток в эволюции. ^[5]

Метаболические роли

Ацетогены играют разнообразную метаболическую роль, что помогает им процветать в разных средах. ^[6] Одним из продуктов их метаболизма является ацетат, который является важным питательным веществом для хозяина и населяющего его микробного сообщества, наиболее часто встречающегося в кишках термитов. Ацетогены также служат «поглотителями водорода» в желудочно-кишечном тракте термитов. ^[6] Газообразный водород ингибирует биоразложение, а ацетогены используют эти водородные газы в анаэробной среде, чтобы способствовать биоразложению хозяина, реагируя с газообразным водородом и диоксидом углерода с образованием ацетата. ^[6] Ацетогены обладают способностью использовать различные субстраты в случае, когда другой конкурент, такой как метаноген, делает газообразный водород ограничивающим субстратом. ^[7] Ацетогены могут использовать и конвертировать спирты, лактаты и жирные кислоты, которые обычно встречаются только в синтрофах , а не только углекислый газ и водород. ^[7] Это позволяет им брать на себя роль важных участников пищевой цепи, таких как первичные ферментеры. ^[7] Ацетогены могут работать вместе с метаногенами, о чем свидетельствует конверсия углеводов Methanosarcina barkeri и совместная культура A. woodii. Метаноген поглощает ацетат в пользу ацетогена. ^[7] Иногда межвидовой перенос газообразного водорода между A. woodii и метаногеном, потребляющим H _{2 ,} приводит к высвобождению газообразного водорода из ацетогена вместо того, чтобы идти к ацетогенезу по пути Вуда-Люнгдала. ^[7] Ацетогены также являются одним из факторов коррозии стали. Acetobacterium woodii использует газообразный водород и CO ₂ для производства ацетата, который используется в качестве источника углерода для многих сульфатредуцирующих бактерий, растущих на газообразном водороде и сульфате. ^[8]

Ссылки

^ Шухманн, Кай; Мюллер, Фолькер (15 июля 2016 г.). «Энергетика и применение гетеротрофии ацетогенных бактерий» . Прикладная и экологическая микробиология . 82 (14): 4056–4069. Бибкод : 2016ApEnM..82.4056S . дои : 10.1128/aem.00882-16 . ISSN 0099-2240 . ПМЦ 4959221 . ПМИД 27208103 .
^ Берг, Иван А.; Кокелькорн, Дэниел; Рамос-Вера, В. Хьюго; Скажем, Рафаэль Ф.; Зажицкий, Ян; Хюглер, Михаэль; Альбер, Биргит Э.; Фукс, Георг (10 мая 2010 г.). «Автотрофная фиксация углерода у архей». Обзоры природы Микробиология . 8 (6): 447–460. дои : 10.1038/nrmicro2365 . ISSN 1740-1534 . ПМИД 20453874 . S2CID 16059500 .
^ Дрейк, Х.; Гесснер, А.; Дэниел, С. (2008). «Старые ацетогены, новый свет». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1125 (1): 100–128. Бибкод : 2008NYASA1125..100D . дои : 10.1196/анналы.1419.016 . ПМИД 18378590 . S2CID 24050060 .
^ Хенстра, Энн М; Сипма, Ян; Ринзема, Арьен; Стамс, Альфонс Дж. М. (2007). «Микробиология ферментации синтез-газа для производства биотоплива». Современное мнение в области биотехнологии . Энергетическая биотехнология / Экологическая биотехнология. 18 (3): 200–206. дои : 10.1016/j.copbio.2007.03.008 . ISSN 0958-1669 . ПМИД 17399976 .
^ Мюллер, Волкер и Фрерихс, Джанин (сентябрь 2013 г.) Ацетогенные бактерии. В: ЭЛС. John Wiley & Sons Ltd, Чичестер. http://www.els.net [doi: 10.1002/9780470015902.a0020086.pub2]
^ Jump up to: ^а ^б ^с Рэгсдейл, Стивен В.; Пирс, Элизабет (декабрь 2008 г.). «Ацетогенез и путь Вуда-Люнгдала фиксации CO2» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Белки и протеомика . 1784 (12): 1873–1898. дои : 10.1016/j.bbapap.2008.08.012 . ISSN 0006-3002 . ПМЦ 2646786 . ПМИД 18801467 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Шухманн, Кай; Мюллер, Фолькер (15 июля 2016 г.). «Энергетика и применение гетеротрофии ацетогенных бактерий» . Прикладная и экологическая микробиология . 82 (14): 4056–4069. Бибкод : 2016ApEnM..82.4056S . дои : 10.1128/AEM.00882-16 . ISSN 0099-2240 . ПМЦ 4959221 . ПМИД 27208103 .
^ Манд, Джасприт; Пак, Хён Су; Джек, Томас Р.; Вордоу, Геррит (3 июня 2014 г.). «Роль ацетогенов в микробной коррозии стали» . Границы микробиологии . 5 : 268. дои : 10.3389/fmicb.2014.00268 . ISSN 1664-302X . ПМК 4043135 . ПМИД 24917861 .

[1] Шухманн, Кай; Мюллер, Фолькер (15 июля 2016 г.). «Энергетика и применение гетеротрофии ацетогенных бактерий» . Прикладная и экологическая микробиология . 82 (14): 4056–4069. Бибкод : 2016ApEnM..82.4056S . дои : 10.1128/aem.00882-16 . ISSN 0099-2240 . ПМЦ 4959221 . ПМИД 27208103 .

[2] Берг, Иван А.; Кокелькорн, Дэниел; Рамос-Вера, В. Хьюго; Скажем, Рафаэль Ф.; Зажицкий, Ян; Хюглер, Михаэль; Альбер, Биргит Э.; Фукс, Георг (10 мая 2010 г.). «Автотрофная фиксация углерода у архей». Обзоры природы Микробиология . 8 (6): 447–460. дои : 10.1038/nrmicro2365 . ISSN 1740-1534 . ПМИД 20453874 . S2CID 16059500 .

[3] Дрейк, Х.; Гесснер, А.; Дэниел, С. (2008). «Старые ацетогены, новый свет». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1125 (1): 100–128. Бибкод : 2008NYASA1125..100D . дои : 10.1196/анналы.1419.016 . ПМИД 18378590 . S2CID 24050060 .

[4] Хенстра, Энн М; Сипма, Ян; Ринзема, Арьен; Стамс, Альфонс Дж. М. (2007). «Микробиология ферментации синтез-газа для производства биотоплива». Современное мнение в области биотехнологии . Энергетическая биотехнология / Экологическая биотехнология. 18 (3): 200–206. дои : 10.1016/j.copbio.2007.03.008 . ISSN 0958-1669 . ПМИД 17399976 .

[5] Мюллер, Волкер и Фрерихс, Джанин (сентябрь 2013 г.) Ацетогенные бактерии. В: ЭЛС. John Wiley & Sons Ltd, Чичестер. http://www.els.net [doi: 10.1002/9780470015902.a0020086.pub2]

[KIR-6] Jump up to: ^а ^б ^с Рэгсдейл, Стивен В.; Пирс, Элизабет (декабрь 2008 г.). «Ацетогенез и путь Вуда-Люнгдала фиксации CO2» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Белки и протеомика . 1784 (12): 1873–1898. дои : 10.1016/j.bbapap.2008.08.012 . ISSN 0006-3002 . ПМЦ 2646786 . ПМИД 18801467 .

[KOS-7] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Шухманн, Кай; Мюллер, Фолькер (15 июля 2016 г.). «Энергетика и применение гетеротрофии ацетогенных бактерий» . Прикладная и экологическая микробиология . 82 (14): 4056–4069. Бибкод : 2016ApEnM..82.4056S . дои : 10.1128/AEM.00882-16 . ISSN 0099-2240 . ПМЦ 4959221 . ПМИД 27208103 .

[8] Манд, Джасприт; Пак, Хён Су; Джек, Томас Р.; Вордоу, Геррит (3 июня 2014 г.). «Роль ацетогенов в микробной коррозии стали» . Границы микробиологии . 5 : 268. дои : 10.3389/fmicb.2014.00268 . ISSN 1664-302X . ПМК 4043135 . ПМИД 24917861 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]