专门的酶机制使产甲烷微生物能够在极端能量限制下茁壮成长

产甲烷古细菌使用复杂的酶系统生活在能量有限的缺氧环境中。节省能量的一个关键机制是电子分叉，这是一种“分裂”一对电子能量的反应，以牺牲另一个为代价，使一个电子的能量减少更强烈。马克斯普朗克陆地微生物研究所(马尔堡)和生物物理学研究所(美因河畔法兰克福)的研究人员发现了一种来自产甲烷古细菌的大量酶复合物，可将电子从电子分叉反应直接转移到 CO2还原和固定。他们对这些高效能源转换过程的详细见解可能为可持续生物技术发展开辟新的可能性。

据估计，每年由称为产甲烷古细菌的厌氧微生物产生 10 亿吨甲烷。由于甲烷是一种强效温室气体，大气中甲烷浓度的增加威胁着人们的生命和生计。另一方面，通过厌氧消化废物和废水来捕获生物产生的甲烷可能是一种可再生的燃料来源。因此，了解微生物甲烷形成的机制有可能刺激和支持环境保护工作。

产甲烷古细菌通过进行甲烷生成成功地竞争，甲烷生成是有机营养物质厌氧分解的最后步骤之一，通常在极端条件下。大多数产甲烷古菌通过产甲烷循环从二氧化碳 (CO2) 和氢气 (H2) 产生甲烷，涉及多种酶反应。在典型的产甲烷栖息地中，这种反应仅释放少量能量，因此产甲烷菌需要高效的酶系统才能在这种能量有限的环境中茁壮成长。

产甲烷循环的一个特别复杂的步骤称为基于黄素的电子分叉 (FBEB)。在这个反应中，一对电子的能量被分裂，因此一个电子以另一个电子为代价而变得更强烈地减少。假设产甲烷菌通过在细胞中自由扩散的小电子载体蛋白铁氧还蛋白转移来自该反应的高能电子以固定 CO2。

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