65

Суть бифуркации электронов состоит в сопряжении двух реакций таким образом, что химическое равновесие энергетически невыгодной (эндергонической) реакции смещается за счет протекания другой реакции, энергетически выгодной (экзергонической). При окислении H₂ один из его электронов сразу взаимодействует с реакционноспособным, “легким” субстратом. Выделившаяся при этом энергия заставляет второй электрон вступить в невыгодную реакцию восстановления CO₂ до органических молекул. Белковые комплексы, осуществляющие бифуркацию электронов, содержат множество железо-никелево-серных кластеров. В клетках метаногенов эти (по сути, неорганические) структуры расщепляют поток электронов от молекул H₂ надвое. Половина идет на восстановление CO₂, половина – на атомы серы (тот самый реакционноспособный “легкий субстрат”, реакция с которым служит двигателем всего процесса). Электроны в итоге объединяются в молекуле метана (CH₄), который выбрасывается наружу как побочный продукт жизнедеятельности (отсюда название метаногенов). Иными словами, процесс бифуркации электронов представляет собой, как ни странно, кольцо. Электроны от H₂ на короткое время разделяются, но в конце концов все передаются на CO₂ и восстанавливают его до метана, который быстро удаляется из клетки. Часть энергии, выделившейся на экзергонических стадиях восстановления CO₂, запасается в форме градиента H⁺ на мембране (метаногены обыкновенно используют градиент Na⁺, но H⁺ и Na⁺ легко заменяются друг на друга через антипортер). Короче говоря, за счет электронной бифуркации образуется протонный градиент, благодаря которому можно перекачивать протоны. Электронная бифуркация позволяет воссоздать то, что в гидротермальном источнике можно было заполучить просто так.