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產(chǎn)甲烷作用的生物化學

產(chǎn)甲烷作用是微生物的一種厭氧呼吸形式。產(chǎn)甲烷菌不能呼吸氧氣，而且氧氣對產(chǎn)甲烷菌具有致命的毒性。電子傳遞最終受體不是氧氣，而是含碳小分子化合物，最常見的是二氧化碳或者乙酸：

CO2 + 4 H2 => CH4 + 2H2O

CH3COOH => CH4 + CO2

產(chǎn)甲烷作用也可以利用其它含碳小分子有機物，如甲酸、甲醇、二甲硫醚和甲硫醇等。

產(chǎn)甲烷菌不能在有氧氣處生存，因此它們只能在完全缺乏氧氣的環(huán)境中被發(fā)現(xiàn)。常見的這樣的環(huán)境在有機物被迅速降解的地方，比如濕地土壤、動物消化道和水底沉積物等。產(chǎn)甲烷作用也可發(fā)生在氧氣和腐爛有機物都不存在的地方，如地面下深處、深海熱水口和油庫等。

產(chǎn)甲烷作用是有機物降解過程的最后一步，在降解途徑中，電子受體，如氧氣、三價鐵、硫酸根、硝酸根和四價錳都被耗盡，而氫氣和二氧化碳積累起來。由發(fā)酵產(chǎn)生的較輕的有機物也形成積累。而在程度較高的有機物降解過程中，所有電子受體，除二氧化碳之外全都被耗盡。而二氧化碳是大多數(shù)分解代謝過程的產(chǎn)物。

只有產(chǎn)甲烷和發(fā)酵作用能夠在只有含碳化合物作為電子受體的情況下發(fā)生。發(fā)酵作用只造成大分子量有機物的分解，產(chǎn)生小分子量有機物。而甲烷產(chǎn)生可以去除這些中間產(chǎn)物，如氫氣、小分子有機物和二氧化碳。如果沒有產(chǎn)甲烷作用，大量碳元素將會以發(fā)酵產(chǎn)物的形式在缺氧環(huán)境中積累。

自然發(fā)生

對反芻動物

測試澳洲綿羊排放甲烷產(chǎn)量（2001年），CSIRO。

在反芻動物的瘤胃中，厭氧生物（包括產(chǎn)甲烷菌）將纖維素消化成可以被動物吸收的物質。如果缺乏了瘤胃中的微生物，必須給牲畜喂特殊的食物才能夠存活。平均每一頭母牛每天排放約250升甲烷。

對人類

產(chǎn)甲烷作用對人類也有用處。通過產(chǎn)甲烷作用，有機廢物可以轉化成有用的甲烷（“沼氣”）。產(chǎn)甲烷作用同樣在人和動物的腸道中發(fā)生。盡管產(chǎn)甲烷作用也許對人類消化不是必需的，但對于反芻動物如牛和羊的營養(yǎng)卻是必要的。

參見

厭氧消化

生物氣體

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