Szulfát lélegzet

A szulfátlégzés vagy disszimilációs szulfátredukció egy anaerob légzés , amelyben a szulfát (SO 4 2− ) végső elektronakceptorként (oxidálószerként ) szolgál. A szulfátos légzésben elektrondonorként általában a molekuláris hidrogén (H 2 ) és különféle szerves anyagok ( alifás és aromás szénhidrogének , alkoholok , szénhidrátok és karbonsavak ) lépnek fel, ritka esetekben fémvas . Ez az anyagcsere-útvonal gyakori a baktériumok és archaeák (általában anaerob ) körében, amelyeket e tulajdonság miatt szulfátreduktoroknak neveznek [1] .

A szulfát disszimilációs redukciója a transzmembrán proton gradiens kialakulását és a sejt energiatermelését célozza . Ez különbözteti meg a szulfát asszimilációs redukciójától , amelyet nemcsak a prokarióták, hanem az eukarióták, köztük a növények is végrehajtanak annak érdekében, hogy a szerves tiovegyületekbe (például kéntartalmú aminosavakba ) ként kerüljenek .

Reakciók

A szulfátos légzési reakciók és az azokat végrehajtó enzimek összessége konzervatív [2] [1] . Az összes leírt szulfátredukáló mikroorganizmusban ez az anyagcsereút 4 szakaszban megy végbe 1 ATP molekula elfogyasztásával (hidrolízis AMP -vé ) és 8 elektron átvitelével [3] [4] [5] .

1. szakasz

ATP + SO 4 2− → FF n + APS

-szulfát átvitele (aktiválása) adenozin-5′-foszfoszulfáttá (APS, adenilil-szulfát). Ennek a reakciónak az igénye az SO 4 2- /SO 3 2 -pár alacsony redoxpotenciáljával (-0,516 V) társul, amelyet a hagyományos citoplazmatikus redukálószerek - a NADH ( -0,398 V) és a ferredoxin -0,314 V) nem elegendő, akkor az APS/szulfit párhoz hasonlóan a redoxpotenciál is csak -0,06 V [6] .

Ennek az előkészítő szakasznak a jelenléte miatt a szulfátlégzésben a terminális elektronakceptor formálisan nem maga a szervetlen szulfát, hanem az adenozin-foszfoszulfát, amellyel kapcsolatban egyes mikrobiológusok a "szulfátfüggő légzés" kifejezést javasolták [1] .

2. szakasz

APS + 2H + /2e − → SO 3 2− + H 2 O + AMP

Visszanyerés adenilil-szulfát-reduktázzal APS szulfittá (SO 3 2− ). Ebben a szakaszban a tápanyag szubsztrát oxidációja miatt helyreállított menakinonok membránkészlete elektrondonorként szolgál [6] .

3. szakasz

SO 3 2− + DsrC⋅(SH) 2 → DsrC⋅S 3 + 3H 2 O

A kén légzési szulfit-reduktáz (DsrAB) általi redukálása és átvitele a DsrC fehérje ditiol formájába, ennek triszulfid (oxidált) formája képződésével [5] . A DsrC sirohémet tartalmaz [ 1] .

4. szakasz

DsrC⋅S 3 → DsrC⋅(SH) 2 + HS −

A DsrC triszulfid formájának szulfiddá (S 2− ) és a DsrC ditiol formájának redukálása a DsrMKJOP membránfehérje komplex által [5] .

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 3 4 Pinevich A. V. Mikrobiológia. A prokarióták biológiája. - Szentpétervár. : St. Petersburg State University, 2007. - T. 2. - S. 204-206.
  2. ↑ Pereira IA, Ramos AR, Grein F., Marques MC, da Silva SM, Venceslau SS A szulfátredukáló baktériumok és archaeák energiametabolizmusának összehasonlító genomikai elemzése // Frontiers in Microbiology. - 2011. - 20. évf. 2. - P. 69. - doi : 10.3389/fmicb.2011.00069 . — PMID 21747791 .
  3. ↑ Santos AA, Venceslau SS, Grein F., Leavitt WD, Dahl C., Johnston DT, Pereira IA A protein-trisulfide couples dissimilatory sulfate Reduction to energy conservation // Science. - 2015. - Kt. 350, 6267. sz . - P. 1541-1545. - doi : 10.1126/science.aad3558 .
  4. ↑ Barton LL, Fardeau M.-L., Fauque GD Hidrogén-szulfid: mérgező gáz, amelyet disszimiláló szulfát és kénredukció hoz létre, és mikrobiális oxidáció fogyaszt el // The Metal-Driven Biogeochemistry of Gaseous Compounds in the Environment / PMH Kroneck, ME Sosa Torres (szerk.). - Springer, 2014. - P. 237-277. – (Metal Ions in Life Sciences, 14. köt.). - doi : 10.1007/978-94-017-9269-1_10 .
  5. ↑ 1 2 3 Grein F., Ramos AR, Venceslau SS, Pereira IA Unifying concepts in anaerob respiration: insights from disszimilatory kén-metabolizmus // Biochimica et Biophysica Acta. - 2013. - Kt. 1827, 2. sz . - P. 145-160. - doi : 10.1016/j.bbabio.2012.09.001 . — PMID 22982583 .
  6. ↑ 1 2 Muyzer G., Stams AJM A szulfátredukáló baktériumok ökológiája és biotechnológiája // Nature Reviews Microbiology. - 2008. - Vol. 6, 6. sz . - P. 441-454. - doi : 10.1038/nrmicro1892 .