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メチル栄養細菌(メチロトローフ)はメタン、メタノールやメチルアミンなどのC-C結合を持たない有機化合物を利用する細菌をいう。

メタンモノオキシゲナーゼを有し、メタンを酸化できるものは特にメタン栄養細菌(メタノトローフ)と呼んで区別することがある。また、炭素原子が１つの有機化合物のみを炭素源として利用するものは偏性メチル栄養細菌、それ以外の炭素化合物を利用できる場合は通性メチル栄養細菌に分けられる。メチル栄養細菌はC-C結合を持たない有機化合物を酸化してホルムアルデヒドとする。ホルムアルデヒドをリブロース一リン酸経路で利用するものはI型メチル栄養細菌、セリン経路を利用するものはII型メチル栄養細菌に分類される。