acetogeneza

Acetogeneza to proces, w którym CO2 _octan jest wytwarzany albo przez redukcję , albo przez redukcję kwasów organicznych , a nie przez oksydacyjny rozkład węglowodanów lub etanolu, jak ma to miejsce w przypadku bakterii kwasu octowego .

Różne gatunki bakterii, które są zdolne do acetogenezy, są wspólnie określane jako acetogeny . Redukcja CO ₂ do octanu przez bakterie beztlenowe odbywa się poprzez szlak Wooda-Ljungdahla i wymaga źródła elektronów (np. H ₂ , CO , mrówczan itp.). Niektóre acetogeny mogą syntetyzować octan autotroficznie z dwutlenku węgla i gazowego wodoru. Redukcja kwasów organicznych do octanu przez bakterie beztlenowe zachodzi na drodze fermentacji .

Odkrycie

W 1932 roku odkryto organizmy zdolne do przekształcania gazowego wodoru i dwutlenku węgla w kwas octowy . Pierwszy gatunek bakterii octowych, Clostridium aceticum , odkrył w 1936 roku Klaas Tammo Wieringa. Drugi gatunek, Moorella thermoacetica , wzbudził duże zainteresowanie ze względu na swoją zdolność, opisaną w 1942 r., do przekształcania glukozy w trzy mole kwasu octowego.

Biochemia

Prekursorem kwasu octowego jest tioester acetylo-CoA . Kluczowymi aspektami szlaku acetogenicznego jest kilka reakcji, które obejmują redukcję dwutlenku węgla do tlenku węgla i przyłączenie tlenku węgla do grupy metylowej . Pierwszy proces jest katalizowany przez enzymy zwane dehydrogenazą tlenku węgla . Sprzęganie grupy metylowej (dostarczanej przez metylokobalaminę ) i CO jest katalizowane przez syntazę acetylo-CoA.

2 CO2 ₊ 4 _H2 → _CH3 COOH + _2H2O

Aplikacje

Unikalny metabolizm acetogenów ma znaczenie w zastosowaniach biotechnologicznych. W fermentacjach węglowodanów dekarboksylacji powodują utratę węgla do dwutlenku węgla . Strata ta jest związana ze zwiększonym wymogiem minimalizacji emisji CO ₂ , jak również skuteczną konkurencją dla paliw kopalnych z ograniczeniem produkcji biopaliw wartością pieniężną. Acetogeny mogą fermentować glukozę bez emisji CO ₂ i przekształcać ją w 3 octany, co teoretycznie może zwiększyć wydajność produktu o 50%. Acetogeneza nie zastępuje glikolizy innym szlakiem, ale jest raczej wykorzystywana przez wychwytywanie CO2 _z glikolizy i umieszczanie go w acetogenezie.