Todo Sobre La Metanogénesis

 

METANOGENESIS La metalogénesis es el proceso anaerobio en que los equivalentes de electrón de la materia orgánica se utilizan para reducir reducir el carbono a metano. La formación de metano metano puede ser por biogénica y abiogénica. Anualmente se forman 349- 820 x 102g de metano, en donde la mayor cantidad de metano que se obtiene es por origen or igen biogénico ( 81-86%) y un (13-19%) son abiogénicos. Metanogénesis biogénica La formación del metano se desprende de ambientes anaerobios ricos en materia orgánica. La producción de metano está encargada por un grupo de arqueas anaerobias estrictas llamados metanógenos, en ocasiones se puede detectar una variedad de distintos protozoos anaerobios (en el rumen los protozoos constituyen el 50% de la biomasa total). Metanogénesis abiogénica la producción de metano se da por escapes industriales y de gaseoductos, combustión de biomasa, minería de carbón, emisiones de gas natural, hidratos de metano, met ano, volcanes y automóviles.

HÁBITAT DE LOS METANOGÉNICOS A pesar de sus restricciones de crecimiento y metabolismo se encuentra dispersos en la Tierra. Su hábitat más común son los ambientes anóxico, como pantanos, zonas encharcadas o en el rumen, y una mínima cantidad se desarrolla en ambientes óxicos, como en partículas de los suelos de bosques y praderas. También se ha encontrado metanógenos endosimbiontes en algunos protozoos como amebas acuáticas de vida libre y flagelados del tubo disgestivo de algunos insectos. Los termes también t ambién poseen metanógenos dentro de las células de los tricomonas. La metanogénesis esta extendida en las aguas continentales ya que la concentración de sulfato en las aguas dulces son muy bajas y este se agota rápidamente en los sedimentos anóxicos, el cual permite a los metanógenos actuar en ella consumiendo el H2 existente. Esto no es posible en las aguas marinas ya que la concentración de sulfato es muy alta y las bacterias reductoras de sulfato compiten con los metanógenos para el aprovechamiento del H2.

SUSTRATOS PARA LA METANOGENESIS Existen por los menos 10 sustratos que se convierten en metano por acción de uno u otro metanógeno. El dióxido de carbono es un sustrato casi universal, donde los electrones necesarios derivan, por lo general del H2. Se conoce tres clases de sustratos los cuales incluyen incluyen CO2, sustratos metílicos y acetato, los cuales liberan energia libre adecuada para sintesis de ATP. La primera primer a clase utiliza sustratos de tipo CO2: CO2+4H2CH4+H2O

 

4HCOO-+4H+CH4+3CO2+2H2O 4CO+2H2O CH4+3CO2 En la segunda clase , el grupo metil de los compuestos que contiene metilo se reduce a metano. Y en el segundo caso del metanol o la metilamina la metano, en donde la reaccion global es:

4CH3OH





CH4+CO2+2H2O

4CH3NH3Cl+2H2O 

CH4+CO2+4NH4Cl

en estas reacciones algunas moléculas de sustrato funcionan como donadores de electrones y se oxida a CO2, mientras que otras se reducen y son por tanto aceptores de electrones. Algunos ejemplos como la Methanosphaera stadtmaniae crece solomamente en el metanol en presencia de H2 teniendo la ecuacion siguiente: CH3OH + H2 

CH4 + H2O

Mientras que la Methanospirillum Methanospirillum   y Methanogenium Methanogenium   crecen sobre sobre 2- propanol como donador de electrones y algunas especies de Methanococcus Methanococcus como  como donador de electrones en el piruvato. La última reacción metanógenica es la acetotrófica, los cuales solo dos géneros de metanógenos como Methanosarcina y Methanotrix (Methanosaeta) teniendo como ecuación: CH3COO-+H2O 

CH4+HCO3-

Características Archaeas Archaeas Metanogénicas y sustratos metanolizables  

Orden 

Género 

Sustrato 

H2+CO2, Methanobacterium  formiato  Methanobacteriales 

Methanococcales 

Características 

Hábitat 

- bacilos largos  - grampositiva  - pared celular de seudomureína 

Ambientes de poco oxígeno calientes: digestores anaeróbicos, los lodos que  producen, y aguas termales 

- Cocos  - grampositiva 

Methanosphaera 

Metanol+h2 (ambos requeridos) 

Methanoccocus 

H2+CO2, - cocos irregulares  fuente hidrotermal formiato, - hipertermófilos  en la dorsal del Pacífico Oriental,   piruvato + CO2: 

Methanocaldococc H2+CO2 

- cocos 

Base

us

- termófilo

chimenea de una hábitos blanco

 

de

la

 

(la especie 21°N en el Dorsal metanogénica)  del Pacífico Oriental. 

Methanogenium 

H2+CO2, formiato 

-cocos irregulares  Sedimentos -gram negativas  marinos o lacustres que carecen de -no son móviles  oxígeno -anaerobias estrictamente  

Methanomicrobiales 

Methanofollis 

H2+CO2, formiato 

-cocos irregulares  Desierto de -gram negativas  Atacama en el - mesófila  norte de Chile.  -crece a ph 7 

Methanoculleus 

H2+CO2, formiato, alcoholes 

- cocos irregulares  Ambientes marinos y de agua salobre, aguas residuales 

H2+CO2, metanol,

- cocos grandes e  bolsas de basura, irregulares.  aguas residuales,

metilaminas, acetato 

- forman colonias  fuentes formas hidrotermales e unicelulares y  profundas incluso en el tracto multicelulares  digestivo 

Metanol,metila minas 

-cocos irregulares Sedimentos de en agregados  lagos y océanos sin -estrictamente oxígeno  anaerobios  -no forman endosporas  -gram negativo 

Acetato 

-bacilos alargados Humedales  o filamentos  -termófila 

H2+CO2 

-bacilos en Fuente hidrotermal cadenas  en el golfo de California a una -hipertermófilo   profundidad de 2000 m y a temperaturas de 84-110 °C, 

Methanosarcina 

Methanosarcinales  Methanolobus 

Methanosaeta 

Methanopyrales 

 

Methanopyrus 

 

  BIOQUIMICA DE LA REDUCCION DE CO2 A CH4 La reducciòn de CO2 a Ch4 depende del H2 pero el formiato,el monòxido de carbono e inclusive compuestos orgànicos como alcoholes, pueden suministrar los electrones necesarios para la reducciòn de CO2 Pasos para la reducciòn de CO2: 1- La enzima metanofurano activa el CO2 para luego ser reducido al nivel de formilo. 2- Este grupo formilo se tranfiere del metanofurano a una enzima que contiene ttetrahidrometanopterina para posteriormente ser deshidratado y reducido a los niveles de metileno y metilo. 3- Grupo metilo se transfiere de la metanopterina a una enzima que contiene CoM 4- La metil coenzima M (CoM) es reducido a metano por el sistema de la metilreductasa teniendo como participantes la coenzima F430 y HS-HTTP. El donador de electrones para esta reacción es la HS-HTTP y el producto de reaccion es el metano, bisulfuro de de CoM Y HTP (CoM-S—S-CoB) . El CoM y el HSHSHTTP libres son regenerados por reduccion con H2

METANOGENESIS A PARTIR DE COMPUESTOS METILADOS A ACETATO Las reacciones de la via Acetil-CoA descritas estan estrechamente relacionadas con la produccion de metano a partir de compuestos de metilo y acetato. Los compuestos de metilo como el metanol se catabolizan pasando grupos metilo a una proteína corrinoide, formando CH3-corrinoide. Los corrinoides son estructuras precursoras inmediatas de compuestos tales como la vitamina B12 y contiene un anillo de corrina, del tipo porfirinas con un átomo central centr al de cobalto. El complejo CH3-corrinoide cede el grupo metilo a la CoM dando CH3-CoM, a partir de este se forma metano de la misma forma que en el paso final de la reducción de CO2 para producir electrones. Esto se hace por inversión de los pasos de la metanogénesis. Cuando el sustrato de la metanogénesis es el acetato, este se activa a acetil- CoA que puede interaccionar con monòxido de carbono deshidrogenasa de la vía del acetil-CoA. Entonces el grupo metilo del acetato se transfiere a la enzima corrinoide corr inoide produciendo CH3 corrinoide y desde allí cambia al paso terminal de la metanogénesis en el e l que interviene la CoM.