Methanogen Archaea Siti Trisagita Utari 10407005 Vilandri Astarini 10407035 Noor Azizah Ba’diedha 10407039

Archaea Sel prokariotik Dinding selnya tidak memiliki peptidoglikan Archaea resisten terhadap beberapa antibiotik yang berpengaruh pada bakteri, tetapi sensitif terhadap beberapa antibiotik yang berpengaruh pada eukarya. Hidup di lingkungan ekstrim seperti lingkungan dengan kadar garam tinggi, lingkungan panas, dan lingkungan dengan kadar asam tinggi. Archaea dibagi menjadi 3 Filum, yaitu Crenarchaeota, Euryarchaeota, dan Korarcheota. Crenarchaeota: Grup dengan dominan thermophilic archaea.Menggunakan sulfur sebagai donor elektron atau akseptor. Euryarcheota: methanogens, halophiles, thermophiles. Korarcheota; ditemukan pada sumber air panas. Informasi terbaru, Archaea dibagi menjadi 2 filum, di mana Korarcheota di masukkan ke dalam 2 filum lainnya.

“membran archea tersusun atas isoprenoid L- gliserol dieter atau d-L- gliserol tetraeter” (Kandler & König, 1998)

Crenarchaeota Tumbuh baik pada suhu antara 80° C dan 100° C . Beberapa spesies memiliki kemampuan hidup di lingkungan yang sangat asam dan hyperthermofilik (yang diisolasi dari kawah ataupun air panas). Masih banyak Crenarchaeota yang belum dapat dikultivasi.

Euryarchaeota Tumbuh baik pada suhu di atas 80°C . Extreme Halophilic Archaea, kadang disebut sebagai Haloarchaea Extreme halophile, Hypersaline Methanogen Archaea

Methanogen Methanogens adalah kesatuan fisiologis produsen Methan dalam sistem anaerobik Sebagian besar dari filum Euryarchaeotha. Obligat anaerob, halofilik, mesofilik, tetapi ada juga yang ekstremofilik (suhu sangat tinggi atau sangat rendah), pH ekstrim. Memperoleh energi dengan mengubah CO2, H2, format, metanol, asetat, dan komponen lainnya menjadi metana atau metana dan CO2. Kelas pada filum Euryarchaeotha yang termasuk metanogen adalah Methanobacter, Methanococci, dan Methanomicrobia. Methanogen pengguna H2 berperan penting dalam mempertahankan tingkat kerendahan H2 di atmosfer.

Habitat dari methanogen Archaea Methane is a greenhouse gas that is 23 times more effective at trapping heat than carbon dioxide. "By using methane produced by bacteria as a fuel source, we can reduce the amount released into the atmosphere and use up some carbon dioxide in the process

Jalur metanogenesis Methanogenesis  bentuk dari respirasi anaerobik menggunakan komponen 1 atom carbon (C-1) atau asam asetat sebagai akseptor elektron. 3 Jalur metanogenesis: Hydrogenotrophic Methylotrophic Acetoclastic

Reaksi Penghasilan energi oleh metilotrofik metanogen Thauer, et al., (1977)

Dampak keberadaan metanogen Positif: - Penghasil gas metana (clean-burning fuel), dapat dijadikan sebagai bahan alternatif - Jika dijadikan sebagai sumber energi (bahan bakar) dapat mengurangi emisi dari ‘greenhouse gasses’ Negatif: Metana  salah satu dari ‘greenhouse gas’ berkontribusi terhadap global warming (Schlesinger 199 7 ). Methanogen dapat mengoksidasi besi, berkontribusi terhadap korosi pipa besi

Methanobacteriales

Methanobacteria Salah satu mikroorganisme yang melimpah di bumi. Habitatnya di sedimen ataupun dapat hidup di substrat lain dengan konsentrasi oksigen rendah, dan hanya dengan air Methanobacteria ini dapat bertahan hidup. Terdiri dari satu ordo, yaitu Methanobacteriales, yang terdiri dari dua famili, yaitu Methanobacteriaceae dan Methanothermaceae.

Methanobacteria Methanobacteriaceae Methanobacterium Methanobrevibacter Methanosphaera Methanothermobacter Methanothermaceae Methanothermus

Methanobacterium Methanobacterium sering ditemukan di sedimen dan lingkungan anoksik lain, dimana kandungan akseptor elektron inorganik (seperti sulfat, nitrat) sangat rendah. Berdasarkan karakteristik morfologinya, Methanobacterium memiliki panjang yang bervariasi. Dinding selnya tampak seperti Gram-positif, tetapi komposisi pseudomurinnya lebih banyak dibandingkan dengan peptidoglikan. Tidak memiliki flagella (non-motile). Salah satu contoh spesies dari genus ini adalah Methanobacterium thermoautotrophicum.

M. thermoautotrophicum Karakteristik : Ukuran : 0.2 - 1.0 mm x 1.2 - 120 mm. tumbuh pada suhu antara 35 - 70oC. Tumbuh pada pH antara 6.0 - 8.5. Obligat anaerob. Gram negatif. Tidak memiliki endospora. Pada dinding selnya, komposisi paling dominan adalah pseudomurein. Kemoautrotop. Hanya membutuhkan CO2, H2 dan garam untuk pertumbuhannya. Pada habitatnya mengandung sedikit NaCl.

M. thermoautotrophicum Telah berhasil diisolasi dan dapat ditumbuhkan pada medium dengan kombinasi antara ekstrak yeast dan komponen seperti xylosa, tripton, dan glucosa. M. thermoautotrophicum mulai diteliti oleh banyak orang, salah satunya sebagai agen bioremediasi yang juga sebagai agen pengubah limbah menjadi sumber energi. Akan tetapi, yang saat ini metana (produk akhir) masih menjadi masalah lingkungan.

Methanococcales

Methanocaldococcaceae Methanococci Methanococcales Methanococcaceae Methanocaldococcaceae Methanocaldococcus Methanotorris

Methanococcales Anaerobik methanogen dalam EURYARCHAEOTA Pseudosarcina, coccoid atau Sheated rod-shaped Mengkatabioisme grup methyl. Protein (glikoprotein) pada dinding sel

Phylogenetic tree of related species based on multiple-genome alignment

Methanocaldococcus janaschii (1) Diisolasi pertama kali di Mexico, tahun 1982. isolasi dari lubang hidrothermal dasar laut, 2600 m bawah laut.

Methanocaldococcus janaschii (2) Sebelumnya dikenal sebagai Methanococcus janaschii Motil coccus, Obligat autotroph (reduksi CO2 atau CO dengan H2 untuk produksi methana. Anaerob Autoflourescent Dapat mensintesis vitamins, asam amino dan gula. Nitrogen dari gas N2, dapat mengasimilasi sulfur dari sulfat. thermophile, tumbuh optimal 80C; Resisten pada kebanyakan antibiotik www.mbio.ncsu.edu/MB451/lab/notebooks/example Genome Methanocaldococcus janaschii

Aplikasi Metanogen Fermentasi Methane: Upflow Anaerobic sludge blanket (UASB) Upflow Anaerobik filter Process (UAFP) Anaerobic Fluidized-bed reactor (AFBR) Two-Phase Methane Fermentation processes search for evidence of life in early Earth and extraterrestrial rocks: M. jannaschii, mensekresi EPS pada medium, yang memungkinkan kita untuk mempelajari fosilisasi seldan pemisahan EPS. Urrutia & Beveridge (1994),

Upflow anaerobic sludge blanket (UASB) Operational Methane-Generating Bioreactors and Their Current Applications Upflow anaerobic sludge blanket (UASB) Bowker, 1983

Methanomicrobia

Family Methanomicobiaceae Methanomicrobium Methanoculleus Methanofolis Methanomicrobia Class III Methanomicrobiales Order Family Methanomicobiaceae Methanomicrobium Methanoculleus Methanofolis Methanogenium Methanocorpusculaceae Family Methanocorpusculum Order Methanosarcinales Family Methanosarcinaceae Methanosarcina Methanococcoides Methanohalobium Methanohalophilus Methanolobus Methanomethylovorans Methanimicrococcus Family Methanosaetaceae Methanosaeta Methanococci Class II Methanobacteria Class I

Methanosarcina Anaerob Produksi metana melalui jalur metabolik metanogenesis Metanosarcina dapat memetabolisme komponen C-1 (methylamines, methanol) Ditemukan di tempat kotor, usus hewan, freshwater, marine sediments, tanah, sumur minyak, dan feses hewan ternak (Zinder 1993). Sensitif terhadap perubahan fisik dan kimia, tetapi dapat tumbuh dalam berbagai substrat. Memiliki 3 jalur metanogenesis. Spesies: M. acetivorans, M. baltica, M. barkeri, M. lacustris, M. mazei, M. semesiae, M. siciliae, M. thermophila, M. vacuolata Domain : Archaea Phylum : Euryarchaeota Class : Methanomicrobia Order : Methanosarcinales Family : Methanosarcinaceae Genus : Methanosarcina (Kluyver and van Niel 1936) Methanosarcina are the only known anaerobic methanogens to produce methane using all three known metabolic pathways for methanogenesis.[1] Most methanogens make methane from carbon dioxide and hydrogen gas. Some others utilize acetate in the acetoclastic pathway. In addition to these two pathways, species of Methanosarcina can also metabolize methylated one-carbon compounds through methylotrophic methanogenesis. Such one-carbon compounds include methylamines, methanol, and methyl thiols. Thus species of Methanosarcina are the most diverse methanogens in terms of physiology. They are found in diverse environments, including trash dumps, sewage heaps, deep sea vents, and even in the gut of many different ungulates, including cows, sheep, goats, and deer. Methanosarcina have even been found in the human digestive tract. Methanosarcina are also unique in that they have been found to grow in colonies and even show primitive cellular differentiation. Both M. acetivorans and M. mazei have been found to have exceptionally large genomes. As of August 2006, M. acetivorans possessed the largest sequenced archaeal genome at 5,751,492 bp. Slightly smaller is the genome of M. mazei, with 4,096,345 bp.

Methanosarcina barkeri str.Fusaro Genome berukuran 4.87 Mbp, terdapat 3831 gen terprediksi Mesophilic methanogen (35-40° C) Dinding selnya tidak mengandung asam muramik, glukosamin dan D-asam glutamik. GC Content (%): 39.28 Memiliki enzim superoxide dismutase (SOD) isolated from mud at a freshwater lake near Naples, Italy. The fusaro strain or M. barkeri was isolated from mud samples taken from the freshwater lake Lago del Fusaro near Naples (Italy). It has also been reported that Methanosarcina barkeri fusaro lives in the rumen of cattle. The rumen is an organ where microbial populations collaborate to digest cellulose and other polysaccharides, producing carbon dioxide, methane and organic acids. There is no oxygen in the rumen and these organisms are very oxygen sensitive. Therefore, Methanosarcina barkeri fusaro is an anaerobe, extreme anaerobe, if you will. The ecruate consists of methane, up to 35% and 65% carbon dioxide. Average daily production of gas from a cow is about 100-150 L a day. A well-fed dairy cow can generate as much as 500 L of gas daily. Methane gas from cows could be a major contributor to the problem with the ozone layer. The main components are galactosamine, neutral sugars and uronic acids. Therefore, the structural component of the cell wall most likely consists of an acid heteropolysaccharide, resembling that of Halococcus morrhuae.

Phylogenetic tree of related species based on multiple-genome alignment in browser:

Methanosarcina acetivorans Dapat menggunakan asetat sebagai substrat dalam memproduksi metana Acetoclastic methanogen ‘Single circular chromosome’ berukuran 5,751,492 bp (genome terbesar di Archaea) 42.7% G + C content M. acetivorans dibedakan dari spesies Methanosarcina lain karena tidak mampu tumbuh (jalur hidrogenotropik) menggunakan H2 untuk mereduksi CO2 (Sowers et al.1984).

Phylogenetic tree of related species based on multiple-genome alignment in browser:

Daftar Pustaka Angelina, Fiona, 2007.Sistem Tiga Domain.http://fionaangelina.com/2007/12/02/sistem-tiga-domain/. Tanggal Akses : 09 Desember 2009. Anonim1, 2009. Phylum Methanobacteria. http://comenius.susqu.edu/bi/202/archaea/euryarchaeota/METHANOBACTERIA/default.htm. Tanggal Akses : 10 Desember 2009. Anonim 2, 2009. Methanobacterium. http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://filebox.vt.edu/users/chagedor/biol_4684/Microbes/meth3.JPG&i mgrefurl=http://filebox.vt.edu/users/chagedor/biol_4684/Microbes/Methanobacterium.html&usg=__pHlPMdrNh O0m6iVfBuvxrCX5D2c=&h=281&w=382&sz=27&hl=id&start=9&itbs=1&tbnid=OUrjA6xmYRwWMM:&tbnh=90& tbnw=123&prev=/images%3Fq%3Dmethanobacteria%26gbv%3D2%26hl%3Did%26sa%3DG. Tanggal Akses : 10 Desember 2009. Anonim3, 2009. Microorganisms in the biosphere and the recent evolution of their taxonomy. http://ethesis.helsinki.fi/julkaisut/maa/skemi/vk/jurgens/1_intro.html. Tanggal Akses : 08 Desember 2009. Beveridge TJ (2001) Bacterial cell wall. In: Encyclopedia of Life Science. Nature Publishing Group, London, doi: 10.1038/ npg.els.0000297 Bowker, R.P.G., Environ. Progress, 2, 235-242 (1983). James E. Galagan, Chad Nusbaum, Alice Roy, et al. 2002. The Genome of M. acetivorans Reveals Extensive Metabolic and Physiological Diversity. Genome Res.12: 532-542.

Kandler O, König H (1998) Cell wall polymers in Archaea Kandler O, König H (1998) Cell wall polymers in Archaea. Cellular and Molecular Life Sciences 54, 305–308. McCollough, Bianca, 2002. Methanobacterium thermoautotrophicum. web.mst.edu/~microbio/BIO221_2002- Methanobact....htm. Tanggal Akses : 09 Desember 2009. Schlesinger, W.H. 1997. Biogeochemistry: An analysis of global change. Academic Press, San Diego, CA. Sowers, K.R., Baron, S.F., and Ferry, J.G. 1984. Methanosarcina acetivorans sp. nov., an acetotrophic methane-producing bacerium isolated from marine sediments. Appl. Environ. Microbiol. 47: 971–978. Zinder, S.H. 1993. Physiological ecology of methanogens. In Methanogenesis (ed. J.G. Ferry), pp. 128– 206. Chapman Hall .Routledge, New York. Thauer, R.K. et.al., Ann. Rev. Microbiol., 43, 43-67 (1989). Urrutia MM, Beveridge TJ (1994) Formation of fine-grained silicate minerals and metal precipitates by a bacterial surface (Bacillus subtilis). Chemical Geology 116, 261–280. http://archaea.ucsc.edu www.ncbi.nlm.nih.gov www.tigr.org http://microbewiki.kenyon.edu

TERIMA KASIH