Acetogenese

Acetogenese ist eine spezielle Form des Energiestoffwechsels und zwar der anaeroben Atmung, die auf dem reduktiven Acetyl-CoA-Weg (Wood-Ljungdahl-Weg) basiert. Kohlenstoffdioxid (CO₂) fungiert dabei als Elektronenakzeptor und übernimmt somit die Funktion als Oxidationsmittel, die O₂ bei der aeroben Atmung hat. Als Endprodukt dieser „CO₂-Atmung“ wird (meist) ausschließlich Essigsäure ausgeschieden. In Abgrenzung zu anderen mikrobiellen anaeroben Prozessen, bei denen Essigsäure nicht als Hauptprodukt gebildet wird, bezeichnet man diesen Prozess auch als Homoacetogenese.

Als Reduktionsmittel dient beim Acetyl-CoA-Weg elementarer Wasserstoff (H₂). Er stammt, ebenso wie CO₂, aus einer Reihe von Gärungsprozessen. Diese können in den acetogenen Bakterien selbst stattfinden. Sie können durchweg heterotroph organisches Material zu H₂/CO₂ vergären und so die Reaktionspartner für den Acetyl-CoA-Weg bilden. Der Gesamtprozess aus Gärung und Acetogenese wird dann als Homoacetatgärung bezeichnet. Die beiden Gase H₂ und CO₂ werden aber auch durch andere gärende Organismen gebildet und ausgeschieden. Sie ermöglichen damit acetogenen Bakterien ein lithoautotrophes Wachstum.

Die exergone Redoxreaktion 4 H₂ + 2 CO₂ → CH₃-COOH liefert nur so wenig Energie (ΔG⁰’ = -111 kJ/mol), dass man von „Autotrophie am thermodynamischen Limit“ sprechen kann. Das zum Wachstum nötige ATP wird auch bei der Acetogenese nach dem Chemiosmotischen Prinzip durch eine ATP-Synthase gebildet.