metanotrofe bakterier

Metanotrofe bakterier er aerobe og anaerobe bakterier i jord og vann som bruker metan og andre enkarbonforbindelser som elektronkilde, og oksygen som elektronakseptor i biologiske redoksreaksjoner.

Ved anaerob oksidasjon av metan, i anoksisk jord og sedimenter i ferskvann og sjøvann blir metan oksidert med sulfat (SO₄^2-), nitrat, eller nitritt som elektronakseptorer.

Metanotrofe arkebakterier og sulfatreduserende bakterier kan inngå syntrofisk samarbeid (gresk syn – sammen; trophos – spise, samspise) i næringsnett.

CH₄ + SO₄^2- → HCO₃^- + HS^- + H₂O

Bikarbonat (HCO₃^-) fra anaerob metanoksidasjon kan omdannes til kalsiumkarbonat (CaCO₃), i en autigenese hvor mineralene blir avsatt der de er produsert. Autigene avsetninger er vanlig på bunnen av dyphav, blant annet i tilknytning til hydrotermiske undervannskilder.

Metanoksidering kan også skje i syntrofi og kobling med anammoksbakterier

metan (CH₄)+ nitrat (NO₃^-) → CO₂ + nitritt (NO₂^-)

NO₂^- + ammonium (NH₄⁺) → NO₃^- + dinitrogen (N₂)

Metan oksideres til karbondioksid og vann og energi frigis (770 kJ mol^-1) som kan brukes i metabolismen. Metan fungerer også som karbonkilde. Organismer som bare kan vokse på enkarbonkilder (metanol, maursyre, metan) kalles metylotrofe. Metylotrofe organismer er imidlertid ikke nødvendigvis metanotrofe. Bakterier som oksiderer metan inneholder enzymet metan monooksygenase som katalyserer innføring av et oksygenmolekyl i metan, noe som leder til metanol (CH₃OH). Metan monooksygenase kan også bruke ammonium som substrat, men ammonium er vanligvis toksisk for de metanotrofe bakteriene som foretrekker nitrat som nitrogenkilde. Elektroner til oksidasjonen fra metan til metanol kommer fra redusert NADH via cytokrom c. Metanol oksideres videre til formaldehyd (CH₂O), format (HCOO^-) og deretter til CO₂ samtidig som elektroner brukes til å lage redusert NADH. Via kinoner lages det en protongradient som kan brukes til å lage ATP. Karbon til metabolismen kommer fra formaldehyd. Både metanotrofe og metylotrofe bakterier har til felles med de autotrofe at de bruker en enkarbonforbindelse, CO₂, uten karbon-karbon-binding, men de metylotrofe trenger en mer redusert form enn CO₂. Metanoksiderende bakterier inneholder store mengder steroler. Ut fra biokjemiske metabolismeveier for assimilasjon av karbon kan de metanotrofe bakteriene deles inn i to hovedgrupper:

1) De som bruker ribose monofosfatsyklus (type I), som dessuten mangler 2-oksoglutarat dehydrogenase og derved ikke har fullstendig sitronsyresyklus.

2) De med glycin-serin biosyntesevei (type II).