Methanogenese

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Mit Methanogenese wird die mikrobielle Bildung von Methan bezeichnet. Sie stellt die letzte Stufe des anaeroben Abbaus von biogenen Stoffen unter anoxischen Milieubedingungen dar. In dieser obligat anaerob ablaufenden Phase werden Essigsäure, die während der Acidogenese und Acetogenese gebildet wurde, durch acetoklastische Methanbildner in Methan (CH₄) und Kohlenstoffdioxid (CO₂) sowie Kohlenstoffdioxid und elementarer Wasserstoff (H₂) durch hydrogenotrophe Methanbildner in Methan und Wasser umgewandelt. Die zur Methanogenese befähigten Mikroorganismen werden als Methanogene(Methanbildner) bezeichnet.

Bei der Reduktion von CO₂ und Carboxylgruppen (-COOH) zu Methylgruppen (-CH₃) und deren Reduktion zu Methan spielen Enzyme mit speziellen, charakteristischen Coenzymen eine Rolle, die nur bei Methanogenen vorkommen. Insbesondere sind dies die Coenzyme Tetrahydromethanopterin, Coenzym M und ein Corrin-Enzym sowie spezielle Elektronen- bzw. Wasserstoffüberträger.

Acetoklastische Methanogenese:

Methanogenese aus Kohlenstoffdioxid und elementarem Wasserstoff:

Diese Umsetzungen sind exergon, das heißt, es wird dabei Energie frei, und sie dienen den Methanogenen als Energiequelle. Die Änderung der Freien Energie unter Standardbedingungen, jedoch pH = 7, ΔG₀' ist (für CO₂ und CH₄ gasförmig) bei der Methanogenese aus Essigsäure − 36 kJ mol⁻¹ und bei der Methanogenese aus CO₂ und H₂ − 131 kJ mol^{−1 [1]}. Acetoklastische Methanogene sind also chemoorganotroph (siehe Organotrophie), hydrogenotrophe Methanogene sind chemolithotroph (siehe Lithotrophie).

Zur Methanogenese sind nur bestimmte Gruppen der Archaeen befähigt diese werden als Methanbildner bezeichnet. Im System der Archaeen (wissenschaftlich Archaea) sind sie im Stamm Euryarchaeota zusammengefasst, der in drei Klassen aufgeteilt ist: Methanobacteria (einzige Ordnung Methanobacteriales), Methanococci (einzige Ordnung Methanococcales) und Methanomicrobia (2 Ordnungen: Methanocrobiales und Methanosarcinales).

Einzelnachweise

1. ↑ berechnet nach Rudolf K. Thauer, Kurt Jungermann, Karl Decker: Energy Conservation in Chemotrophic Anaerobic Bacteria. In: Bacteriological Reviews. Bd. 41, Nr. 1, 1977, S. 100-180.

siehe auch:

• Gärung
• Biogas
• Methanbildner