Metanogene bakterier

Metanogene bakterier - En gruppe anaerobe arkebakterier (Archaea) som skaffer seg energi ved å redusere karbondioksid til metan. Er ansvarlig for biogen produksjon av metan i anaerobe miljøer som myr, oversvømt jord, marine sedimenter og tarmsystemet hos dyr og i biogassanlegg. Metanogene bakterier lager biogass fra organisk matavfall.

Bakterier i riket Bacteria er ikke metanogene. Metanogene bakterier bruker CO2 som elektronakseptor og reduseres til metan. En biometanisering av CO2 sammen med hydrogentrofi med H2 som elektron- og protondonor kan fjerne CO2 fra luften.   Karbonkilden kan være organiske stoffer som format, metanol eller acetat. Elektronkilde kan f.eks. være eddiksyre (acetat) eller hydrogen (H2). F.eks.

Elektronkilder

Karbonkilden kan være format, metanol eller acetat (eddiksyre). Under anaerobe forhold kan f.eks. glukose fra planterester av cellulose omsettes til metan. Imidlertid er glukose, fettsyrer og organiske syrer unntatt acetat ikke vanlige substrater for metanogene bakterier:

Metanogene bakterier

Ved syntrofisk anaerobt samarbeid mellom mikroorganismer kan glukose omsettes til eddiksyre, karbondioksid og hydrogen:

Syntrofi

Eddiksyre kan deretter omsettes av metanogene bakterier til karbondioksid og metan.

Elektrontransporten hos metanogene bakterier skjer ikke via vanlige cytokromer og kinoner. Istedet fungerer koenzym F420 og koenzymet 7-merkaptoheptanoylthreoninfosfat som elektrondonerer. Metanogene bakterier har en rekke spesielle koenzymer som tjener som en-karbonbærere: Dette er metanofuran (fenol satt sammen med to glutamat, en langkjedet dikarboksylfettsyre og en furanring), metanopterin og koenzym M. Metan kan lages fra enzymet metyl-koenzym M reduktase som bruker metyl-koenzym M og koenzym B som substrater. Noen metanogene bakterier kan deles inn i 3 hovedgrupper avhneig av hvilket substrat som omdannes til metan:

1) CO2-type substrat  hvor CO2 er elektronakseptor hvor elektroner kommer fra hydrogen (H2) (hydrogenotrofe metanogene),  noen alkoholer, pyruvat), format (HCOOH) eller karbonmonoksid (CO).

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O

4HCOOH → CH4 + 3CO2 + 2H2O

2) Metyl-gruppesubstrat  hvor elektronakseptor kan være metanol, metylamin dimetylamin, trimetylamin, metylmerkaptan eller dimetylsulfid. I disse tilfellene brukes de organiske molekylene både som elektrondonor og elektronakseptor. Hydrogen kan være både elektron- og protonkilde

Metylgruppesubstrat

Hvis ikke hydrogen er tilstede kan noe metanol bli oksidert til karbondioksid som gir elektroner slik at metanol kan reduseres til metan.

3) Acetotrofe substrat f.eks. acetat.

Acetotrofe

Enkelte metanogene bakterier kan bruke etanol, 1-propanol og 1-butanol som substrat og da blir produktene acetat, propionat og butyrat; og metan dannes fra reduksjon av karbondioksid.

Noen kan spalte acetat i en acetoklastisk reaksjon til metan og karbondioksid. Opptil 90% av naturgass er metan laget av metanogene bakterier.

Publisert 4. feb. 2011 10:35 - Sist endret 19. mars 2018 07:45