Aliento de sulfato

La respiración de sulfato , o reducción disimilatoria de sulfato , es respiración anaeróbica , en la que el sulfato (SO 4 2− ) sirve como aceptor final de electrones (oxidante ). Como donante de electrones en la respiración de los sulfatos, suele actuar el hidrógeno molecular (H 2 ) y diversas sustancias orgánicas ( hidrocarburos alifáticos y aromáticos , alcoholes , hidratos de carbono y ácidos carboxílicos ) , en raros casos el hierro metálico . Esta vía metabólica es común entre las bacterias y las arqueas (generalmente anaeróbicas ), que se denominan reductores de sulfato debido a esta característica [1] .

La reducción por disimilación de sulfato tiene como objetivo la formación de un gradiente de protones transmembrana y la producción de energía por parte de la célula . Esto lo distingue de la reducción por asimilación de sulfato , realizada no solo por procariotas, sino también por eucariotas, incluidas las plantas , para incluir azufre en compuestos orgánicos tio (por ejemplo, aminoácidos que contienen azufre ).

Reacciones

Las reacciones de respiración de los sulfatos y el conjunto de enzimas que las llevan a cabo son conservativas [2] [1] . En todos los microorganismos sulfato-reductores descritos, esta vía metabólica se lleva a cabo en 4 etapas con el consumo de 1 molécula de ATP (hidrólisis a AMP ) y la transferencia de 8 electrones [3] [4] [5] .

Etapa 1

ATP + SO 4 2− → FF n + APS

Transferencia (activación) por sulfato de adeniltransferasa sulfato a adenosina-5′-fosfosulfato (APS, adenilil sulfato). La necesidad de esta reacción está asociada con un bajo potencial redox en el par SO 4 2- /SO 3 2- (-0.516 V), para superar el potencial de los agentes reductores citoplasmáticos convencionales - NADH (-0.398 V) y ferredoxina ( -0.314 V) no es suficiente, entonces como en el par APS/sulfito, el potencial redox es solo -0.06 V [6] .

Debido a la presencia de esta etapa preparatoria, el aceptor terminal de electrones en la respiración de sulfato resulta formalmente no ser el sulfato inorgánico en sí, sino el fosfosulfato de adenosina, en relación con el cual algunos microbiólogos propusieron el término "respiración dependiente de sulfato" [1] .

Etapa 2

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

Recuperación por adenilil sulfato reductasa APS a sulfito (SO 3 2− ). En esta etapa, la reserva de menaquinonas de la membrana , restaurada debido a la oxidación del sustrato nutritivo, sirve como donante de electrones en esta etapa [6] .

Etapa 3

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

Reducción y transferencia de azufre por la sulfito reductasa respiratoria (DsrAB) a la forma ditiol de la proteína DsrC con la formación de su forma trisulfuro (oxidada) [5] . DsrC contiene sirohema [ 1] .

Etapa 4

DsrC⋅S 3 → DsrC⋅(SH) 2 + HS −

Reducción de la forma trisulfuro de DsrC a sulfuro (S 2− ) y la forma ditiol de DsrC por el complejo proteico de membrana DsrMKJOP [5] .

Notas

  1. ↑ 1 2 3 4 Pinevich A. V. Microbiología. Biología de los procariotas. - San Petersburgo. : Universidad Estatal de San Petersburgo, 2007. - T. 2. - S. 204-206.
  2. ↑ Pereira IA, Ramos AR, Grein F., Marques MC, da Silva SM, Venceslau SS Un análisis genómico comparativo del metabolismo energético en bacterias reductoras de sulfato y arqueas // Frontiers in Microbiology. - 2011. - vol. 2. - Pág. 69. - doi : 10.3389/fmicb.2011.00069 . — PMID 21747791 .
  3. ↑ Santos AA, Venceslau SS, Grein F., Leavitt WD, Dahl C., Johnston DT, Pereira IA Una proteína trisulfuro acopla la reducción disimilatoria de sulfato con la conservación de energía // Science. - 2015. - Vol. 350, nº 6267 . - Pág. 1541-1545. -doi : 10.1126 / ciencia.aad3558 .
  4. ↑ Barton LL, Fardeau M.-L., Fauque GD Sulfuro de hidrógeno: un gas tóxico producido por reducción disimilatoria de sulfato y azufre y consumido por oxidación microbiana // La biogeoquímica impulsada por metales de los compuestos gaseosos en el medio ambiente / PMH Kroneck, ME Sosa Torres (editor). - Springer, 2014. - Pág. 237-277. — (Iones metálicos en ciencias de la vida, vol. 14). -doi : 10.1007 / 978-94-017-9269-1_10 .
  5. ↑ 1 2 3 Grein F., Ramos AR, Venceslau SS, Pereira IA Conceptos unificadores en la respiración anaeróbica: conocimientos del metabolismo disimilatorio del azufre // Biochimica et Biophysica Acta. - 2013. - Vol. 1827, núm. 2 . - Pág. 145-160. -doi : 10.1016/ j.bbabio.2012.09.001 . —PMID 22982583 .
  6. ↑ 1 2 Muyzer G., Stams AJM La ecología y la biotecnología de las bacterias reductoras de sulfato // Nature Reviews Microbiology. - 2008. - Vol. 6, nº 6 . - Pág. 441-454. -doi : 10.1038 / nrmicro1892 .