Hauptunterschied – Methanogene vs. Methanotrophe
Die Umweltbiologie ist ein Hauptgebiet der Biologie, das sich mit Prozessen der Umwelt beschäftigt. 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. Methanverdauung ist ein weiterer wichtiger Prozess, bei dem Methan von Mikroorganismen genutzt wird, die als Methanotrophe bekannt sind. Der Hauptunterschied zwischen Methanogenen und Methanotrophen besteht also darin, dass Methanogene Methan produzieren, während Methanotrophen Methan verwerten.
Was sind Methanogene?
Methanogene sind eine Gruppe von Extremophilen, die in streng anaeroben Umgebungen leben, da sie obligate Anaerobier sind. Die Anwesenheit von Sauerstoff ist für Methanogene hochgiftig. Methanogene gehören zur Domäne Archea. Gemeinsame Lebensräume von Methanogenen sind anaerobe Fermenter, anoxische Böden und der Magen-Darm-Trakt von Organismen höherer Ebenen wie Wiederkäuern oder Menschen. Der Prozess der Methanogenese liefert Energie für das Überleben von Methanogenen und die Hauptsubstrate, die an der Methanogenese beteiligt sind, sind Wasserstoff, Kohlendioxid, Acetatverbindungen und C-1-Verbindungen wie Methanol.
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H 2O
CH3COO– + H2O → CH 4 + HCO3
Methanogene werden kommerziell in Abwasserbehandlungsprozessen verwendet, bei denen eine anaerobe Zersetzung organischer Verbindungen durchgeführt wird. Der Prozess der anaeroben Schlammfaulung verwendet Methanogene, um den Abfall zu vergären. Methanogene werden auch im Prozess der Biogasproduktion verwendet, wo die Methanogenese der letzte Schritt der Biogasproduktion ist.
Abbildung 01: Methanogenese
Beispiele für Methanogene sind Methanococcus, Methanobacterium.
Was sind Methanotrophe?
Methanotrophe oder Methanophile sind methanliebende Mikroorganismen. Sie sind meist gramnegative Bakterien, die Methan als Kohlenstoff- und Energiequelle nutzen können. Methanotrophe Bakterien nutzen Methan in einer enzymkatalysierten Reaktion, um Kohlendioxid zu produzieren. Dieser Prozess findet unter aeroben Bedingungen (in Anwesenheit von Sauerstoff) statt und an diesem Reaktionsprozess sind Enzyme beteiligt, die als Methanmonooxygenasen bekannt sind. Methanotrophe Bakterien können je nach Bedarf während des Prozesses der Methanverdauung zwei Schicksale erleiden. Je nach Route gibt es zwei Arten von Methanotrophen als Typ 1 und Typ 2.
Beispiele für Methanotrophe sind Methylomonas, Methylobacter, Methylococcus, Methylocystis und Methylosinus.
Abbildung 02: Methanotrophe
Methanotrophe werden zur Kontrolle des Methangeh alts in der Biosphäre verwendet, da Methan ein starkes Treibhausgas ist, das zur Umweltverschmutzung in Form der globalen Erwärmung beiträgt. Methanotrophe werden auch bei der Verdauung von Methan eingebaut, das ein Endprodukt in einigen industriellen Prozessen ist.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Methanogenen und Methanotrophen?
- Methanogene und Methanotrophe sind Extremophile.
- Beide sind an der Kontrolle und dem Kreislauf von Methan beteiligt.
- Sie sind industriell wichtig in Abwasserbehandlungsprozessen und in der Abfallwirtschaft
Was ist der Unterschied zwischen Methanogenen und Methanotrophen?
Methanogene vs. Methanotrophe |
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| 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). | Methanotrophe sind aerob (Methanabbau findet unter aeroben Bedingungen statt). |
| Vorstufen der Reaktion | |
| Vorstufen der Methanogenese sind Wasserstoff, Kohlendioxid und C-1-Verbindungen. | Methan ist die Vorstufe von methanotrophen Reaktionen. |
| Endprodukte | |
| Methan ist das Endprodukt der Methanogenese. | Bei der Methannutzung entstehen Kohlendioxid und Energie. |
| Anwendungen | |
| Methanogene werden in Abwasserreinigungsanlagen, in Faulbehältern und Schlammbehandlungsanlagen sowie in Biogaserzeugungsanlagen eingesetzt. | Methanotrophe werden beim Abbau von auf Methan basierenden Produkten und Methanemissionen in industriellen Reaktionen verwendet. |
Zusammenfassung – Methanogene vs. Methanotrophe
Methanogene und Methanotrophe sind biologisch wichtige Bakterienarten, die das Methangleichgewicht in der Natur erleichtern und sich synergistisch verh alten. Methanogene produzieren Methan, das von Methanotrophen als Kohlenstoff- und Energiequelle genutzt wird. Dieses Konzept wird in industriellen Prozessen der Abfallbehandlung von Feststoffen und Abwasser weiterverwendet und ist daher ein Forschungsgegenstand unter den Umweltmikrobiologen. Methanogene produzieren Methan und Methanotrophe nutzen Methan als Energiequelle. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Methanogenen und Methanotrophen.
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