metanogeneesiin

Metanogeneesi on anaerobisissa ympäristöissä tapahtuva biokemiallinen prosessi, jossa metaani (CH4) syntetisoidaan. Prosessin suorittavat metanogeeniset arkeonit, joita esiintyy luonnossa turve- ja sedimenttialueilla sekä ruoansulatuskanavien ja jätteen käsittelyyn liittyvissä ympäristöissä sekä teollisissa biokaasulaitoksissa. Metanogeneesi on tärkeä osa hiilen kiertoa ja hapettomien ympäristöjen energiantuotantoa.

Metanogeneesin pääpolut jakautuvat substraattien mukaan: hydrogenotrooppinen reitti käyttää CO2:ta ja vetyä (H2); acetoklastinen reitti hajottaa asetaattia; metyloottinen reitti käyttää metyyliryhmiä, kuten metanolia tai methylamineja. Tyypillisiä reaktioita ovat: CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O; CH3COO− + H+ → CH4 + CO2; CH3OH + H+ → CH4 + H2O. Näissä reiteissä metaanin muodostuminen on lopullinen tuote, ja polut voivat olla riippuvaisia ympäristön substraattien tarjonnasta.

Keskeisin entsyymi on metyylikoentsyymi M-reduktaasi (MCR), joka katalysoi viimeisen askeleen metaanin muodostumisessa. MCR:n toimintaan tarvitaan myös koentsyymit koentsyymi M (CoM) ja koentsyymi B (CoB). Metanogeneesi on energiataloudellisesti niukkaa, minkä vuoksi solut voivat muodostaa tiheitä yhteisöjä ja toimia syntrofisissä suhteissa muiden mikrobien kanssa.

Ekologisesti metanogeneesi on keskeinen osa anaerobien ekosysteemien hiilen kiertoa: metaania syntyy soilla, sedimenttikohdissa, märehtijöiden ruoansulatuksessa ja jäteveden digestooreissa. Biokaasun tuotanto hyödyntää tätä prosessia, mutta metaani on erittäin voimakas kasvihuonekaasu, joten sen päästöjä seurataan ja hallitaan ympäristövaikutusten minimoimiseksi. Tutkimus metanogeneesistä auttaa ymmärtämään anaerobien elämää sekä kehittämään energiatehokkaita ja ympäristöystävällisiä ratkaisuja.