Unterschied zwischen Methanogenen und Methanotrophen

Hauptunterschied - Methanogene vs. Methanotrophe
 

Die Umweltbiologie ist ein Hauptzweig der Biologie, der sich mit Abläufen der Umwelt befasst. Die Beteiligung von Mikroorganismen an diesen Prozessen ist von großer Bedeutung, da sie die Reaktionen beschleunigt und die Umwandlung von Substraten von einer Form in eine andere erleichtert. Methan (CH₄) wird als Treibhausgas oder Biogas bezeichnet und sein Kreislauf in der Natur wird hauptsächlich von Mikroorganismen bestimmt. Methanogenese ist ein Prozess, bei dem Mikroorganismen Methan aus organischen Quellen produzieren. Methanogene sind die an diesem Prozess beteiligten Mikroorganismen. Methanaufschluss ist ein weiterer wichtiger Prozess, bei dem Methan von als Methanotrophen bezeichneten Mikroorganismen genutzt wird. Der Hauptunterschied zwischen Methanogenen und Methanotrophen besteht also darin Methanogene produzieren Methan, während Methanotrophe Methan verwenden.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was sind Methanogene? 
3. Was sind Methanotrophen?
4. Ähnlichkeiten zwischen Methanogenen und Methanotrophen
5. Side-by-Side-Vergleich - Methanogene vs. Methanotrophe in tabellarischer Form
6. Zusammenfassung

Was sind Methanogene??

Methanogene sind eine Gruppe von Extremophilen, die in streng anaeroben Umgebungen leben, da sie obligatorische Anaerobier sind. Die Anwesenheit von Sauerstoff ist für Methanogene hochtoxisch. Methanogene gehören zur Domäne Archea. Übliche Lebensräume von Methanogenen sind anaerobe Fermenter, anoxische Böden und der Gastrointestinaltrakt von Organismen höheren Niveaus wie Wiederkäuer oder Menschen. Der Prozess der Methanogenese liefert Energie für das Überleben von Methanogenen, und die wichtigsten Substrate, die an der Methanogenese beteiligt sind, sind Wasserstoff, Kohlendioxid, Acetatverbindungen und C-1-Verbindungen wie Methanol.

CO₂ +      4H₂          → CH₄   +    2H₂O

CH₃GURREN^- +   H₂O → CH₄   +     HCO₃

Methanogene werden kommerziell in Abwasseraufbereitungsverfahren eingesetzt, bei denen ein anaerober Abbau von organischen Verbindungen durchgeführt wird. Der Prozess der anaeroben Schlammfaulbehälter verwendet Methanogene, um den Abfall zu verdauen. Methanogene werden auch im Prozess der Biogasproduktion eingesetzt, wobei Methanogenese der letzte Schritt der Biogasproduktion ist.

Abbildung 01: Methanogenese

Beispiele für Methanogene schließen ein Methanococcus, Methanobacterium.

Was sind Methanotrophen??

Methanotrophe oder Methanophile sind methanliebende Mikroorganismen. Meist handelt es sich dabei um gramnegative Bakterien, die Methan als Kohlenstoff- und Energiequelle nutzen können. Methanotrophe Bakterien verwenden Methan in einer enzymkatalysierten Reaktion zur Erzeugung von Kohlendioxid. Dieser Prozess findet unter aeroben Bedingungen (in Gegenwart von Sauerstoff) statt, und Enzyme, die als Methanmonooxygenasen bekannt sind, sind an diesem Reaktionsprozess beteiligt. Methanotrophe Bakterien können je nach Bedarf während des Methanaufschlusses zwei Schicksale erleiden. Abhängig von der Route gibt es zwei Arten von Methanotrophen als Typ 1 und Typ 2.

Beispiele für Methanotrophen sind Methylomonas, Methylobacter, Methylococcus, Methylocystis und  Methylosinus.

Abbildung 02: Methanotrophe

Methanotrophe werden zur Kontrolle des Methan-Spiegels in der Biosphäre eingesetzt, da Methan ein starkes Treibhausgas ist, das durch die globale Erwärmung zur Umweltverschmutzung beiträgt. Methanotrophe werden auch in den Abbau von Methan eingebaut, das in einigen industriellen Prozessen ein Endprodukt ist.

Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Methanogenen und Methanotrophen??

• Methanogene und Methanotrophe sind extrem empfindlich.
• Beide sind an der Kontrolle und dem Kreislauf von Methan beteiligt.
• Sie sind industriell wichtig für Abwasseraufbereitungsprozesse und die Entsorgung fester Abfälle

Was ist der Unterschied zwischen Methanogenen und Methanotrophen??

Methanogene gegen Methanotrophe
Methanogene sind Mikroorganismen, die Methan aus organischen Quellen erzeugen können.	Methanotrophe oder Methanophile sind Mikroorganismen, die Methan als Kohlenstoff- und Energiequelle nutzen können.
Sauerstoffbedarf
Methanogene sind obligatorisch anaerob (Methanogenese findet unter anaeroben Bedingungen statt).	Methanotrophs sind aerob (Methanverdau findet unter aeroben Bedingungen statt).
Vorläufer der Reaktion
Vorläufer der Methanogenese sind Wasserstoff, Kohlendioxid und C-1-Verbindungen.	Methan ist der Vorläufer von Methanotrophenreaktionen.
Endprodukte
Methan ist das Endprodukt der Methanogenese.	Kohlendioxid und Energie werden während der Methanverwertung erzeugt.
Anwendungen
Methanogene werden in Abwasserreinigungsanlagen in anaeroben Fermentern und Schlammbehandlungssystemen sowie in Biogasproduktionsanlagen eingesetzt.	Methanotrophe werden zum Abbau von Produkten auf Methanbasis und zur Emission von Methan in industriellen Reaktionen eingesetzt.

Zusammenfassung - Methanogene vs Methanotrophe

Methanogene und Methanotrophe sind biologisch wichtige Bakterienarten, die das Gleichgewicht von Methan in der Natur erleichtern und sich synergistisch verhalten. Methanogene produzieren Methan, das von Methanotrophen als Kohlenstoff- und Energiequelle genutzt wird. Dieses Konzept wird in industriellen Prozessen der Abfallwirtschaft von Feststoffen und Abwasser weiterverwendet und ist daher ein Forschungsthema unter den Umweltmikrobiologen. Methanogene produzieren Methan und Methanotrophe nutzen Methan als Energiequelle. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Methanogenen und Methanotrophen.

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Verweise:

1. Hanson, R. S. und T. E. Hanson. "Methanotrophe Bakterien". Microbiological Reviews. US National Library of Medicine, Juni 1996. Web. Hier verfügbar. 15. August 2017.
2. Triantafyllou, Konstantinos, Christopher Chang und Mark Pimentel. "Methanogene, Methan und gastrointestinale Motilität." Journal of Neurogastroenterology and Motility. Koreanische Gesellschaft für Neurogastroenterologie und Motilität, Jan. 2014. Web. Hier verfügbar. 15. August 2017.
3. Whitman, William B., Timothy L. Bowen und David R. Boone. "Die methanogenen Bakterien." Springer. Springer New York, 1. Januar 1970. Web. Hier verfügbar. 15. August 2017.

Bildhöflichkeit:

1. "Methanogenese-Acetat" Von Yikrazuul (Vortrag) - Eigenes Werk (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. “Methylococcus capsulatus” De (Bild: Anne Fjellbirkeland) - Das Genom eines methanliebenden Bakteriums. PLoS Biol 2/10/2004: e358. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.0020358 (CC BY 2.5) über Commons Wikimedia