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3 Einleitung

Methanogene sind prokaryotische, strikt anaerobe Organismen, die Methan zur

Energiegewinnung produzieren. Der Prozess der Methanbildung wird auch als

Methanogenese bezeichnet. Methan wurde ursprünglich als eine Art „brennende“

Luft durch den italienischen Physiker Alessandro Volta (1745-1827) identifiziert, der

Gas aus Sumpfsedimenten sammelte und dessen Entflammbarkeit zeigte. Die

ursprünglich als Methanbakterien bezeichneten Organismen gehören tatsächlich zu

der Domäne der Archaea, die man von den Bacteria und Eucarya unterscheidet

(Woese & Fox, 1977; Woese et al., 1990). Das Reich der Archaea lässt sich

wiederum in Crenarchaeota, Euryarchaeota und Korarchaeota unterteilen. Den

Methanogenen, die den Euryarchaeota zugeordnet werden, gehören die fünf

Ordnungen Methanobacteriales, Methanosarcinales, Methanococcales,

Methanopyrales und Methanomicrobiales an (Boone et al., 1993). Methanococcus

voltae wurde 1970 in West-Florida aus einer Flussmündung von Janice M. Ward

isoliert (Ward, 1989). Es ist ein mesophiler moderat halophiler Organismus, den man

zu den Methanococcales zählt. Zur Energiegewinnung durch die Methanogenese

werden von M. voltae nur H

/CO

oder Formiat verwendet (Whitman et al., 1982).

Andere Vertreter der Methanogenen hingegen, wie die Methanosarcinales, können

auch Acetat, Methanol, Methylthiole oder Methylamine erschließen (Keltjens &

Vogels, 1993; Ferry, 1999; Thauer, 1993; Thauer, 1998).

Die Methanogenese und ihre Substrate

Die Umsetzung des CO

zu Methan erfolgt über an Coenzym gebundene C

Intermediate (Abb. 1). Die beteiligten Coenzyme sind das Methanofuran (MFR), das

Tetrahydromethanopterin (H

MPT) und das Coenzym M (CoM). Zur Reduktion des

werden 8 Elektronen benötigt, die durch die Aktivierung des molekularen

Wasserstoffs durch Hydrogenasen bereitgestellt werden. Die Elektronen werden

mittels Elektronenüberträger, wie z.B. dem F

420

, transferiert. Generell besitzen

Methanogene, die CO

und H

als Substrat nutzen, zwei verschiedene

Hydrogenasen, eine F

420

-reduzierende und eine F

420

-nicht-reduzierende. Eine

weitere Hydrogenase wurde aus einem Vertreter der Methanosarcinales gereinigt. Es

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