martes, 10 de julio de 2012
lunes, 9 de julio de 2012
Metanogénesis
Bioquímica de la metanogénesis
Producción de metano por reducción del CO2
La metanogénesis por reducción del CO2 es una forma de respiración anaeróbica.[] Los metanógenos no utilizan
el oxígeno para respirar; de hecho, el oxígeno inhibe el crecimiento de los
metanógenos. El aceptor de electrones terminal en la metanogénesis no es el
oxígeno, sino el carbono. El carbono puede aparecer en un pequeño número de
compuestos orgánicos con poco peso molecular. Los dos caminos mejor descritos
implican la utilización de dióxido de carbono y acetato
como aceptores terminales de electrones:
CO2
+ 4 H2 → CH4 + 2H2O
Producción de metano a partir de moléculas
orgánicas
Las bacterias metanógenas pueden producir también metano a partir de
sustratos orgánicos sencillos como el ácido acético, el formiato,
el metanol,
la metilamina,
el sulfuro de dimetilo y el metanotiol.
Mediante C se ha demostrado que el metano se origina exclusivamente a partir
del carbono metílico
del ácido acético:
CH3COOH
→ CH4 + CO2
Por tanto, estas bacterias pueden producir metano a partir de formas
parcialmente reducidas de carbono contenido en compuestos orgánicos: tales
reacciones pueden considerarse como verdadereas fermentaciones.[]
La bioquímica de la metanogénesis es relativamente compleja e implica a
las siguientes coenzimas y cofactores: F430, coenzima B,
coenzima M,
metanofurano y metanopterina.
Ocurrencia de la metanogénesis
Artículo principal: Arquea metanógena.
Los organismos capaces de realizar la metanogénensis se llaman metanógenos.
Los microbios que realizan la metanogénesis no tienen núcleo ni orgánulos
separados por membranas (es decir, son procariotas).
Los metanógenos son un grupo muy antiguo de organismos, miembros de las arqueobacterias
(o arqueas).
Los metanógenos son anaerobios estrictos (mueren en presencia
de oxígeno), por lo que sólo se encuentran en entornos en los que el oxígeno es
reducido. Sobre todo son entornos que experimentan una descomposición de
materia orgánica, como terrenos pantanosos, el tracto digestivo de los animales
y sedimentos acuáticos. La metanogénesis también se da en zonas donde no hay
presencia de oxígeno ni descomposición de materia orgánica, como el subsuelo
profundo terrestre, las fuentes hidrotermales de las profundidades
marinas y las reservas de petróleo.
Importancia en el ciclo del carbono
La metanogénesis es el paso final en la descomposición
de la materia orgánica en condiciones anaeróbicas. Durante el proceso de
descomposición, aceptores de electrones (como el oxígeno,
hierro,
sulfato,
nitrato
y manganeso)
se reducen, mientras que se acumulan hidrógeno
(H2) y dióxido de carbono. También se acumulan
compuestos orgánicos ligeros por fermentación.
Durante las fases avanzadas de la descomposición orgánica, todos los aceptores
de electrones quedan reducidos excepto el dióxido de carbono. El dióxido de
carbono es un producto de la mayoría de los procesos catabólicos, por lo que no
se reduce como otros aceptores de electrones potenciales.
Solo la metanogénesis y la fermentación pueden darse en ausencia de
aceptores de electrones distintos al carbono. La fermentación sólo permite la
ruptura de compuestos orgánicos más grandes y produce compuestos orgánicos
pequeños. La metanogénesis elimina con efectividad los productos casi finales
de la descomposición: el hidrógeno, los compuestos orgánicos pequeños y el
dióxido de carbono. Sin la metanogénesis se acumularía una gran cantidad de
carbono (en forma de productos de la fermentación) en los ambientes
anaeróbicos.
La metanogénesis es útil para la humanidad. Mediante ella, los residuos
orgánicos se pueden convertir en el útil biogás metano. La metanogénesis se da en el intestino
de muchos animales. Aunque se piensa que la metanogénesis no es esencial para
la digestión humana, es necesaria en la nutrición de los animales rumiantes,
como las vacas
y las cabras.
En el rumen,
organismos anaeróbicos (incluyendo metanógenos) digieren la celulosa
en formas utilizables por el animal. Sin los microbios del rumen, las vacas no
podrían sobrevivir sin ser alimentadas con una dieta especial.
Algunos humanos producen producen flatulencias
que contienen metano. En un estudio de las heces en nueve adultos,
solo cinco contenían microorganismos metanógenos.[] Se obtienen resultados similares tomando
muestras de gas del recto.
La proporción de metano en las flatulencias humanas oscila entre el 0% - 10%.[]
Metanogénesis inversa
Los metanógenos también pueden utilizar el metano como sustrato en
conjunción con la reducción del sulfato y el nitrato.[]
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