以一碳有机化合物(如甲烷、甲醇、甲酸和甲基胺等)为能源和碳源进行生活的革兰阴性细菌。与化能自养菌相似，具有复杂的内膜系统，细胞膜含自养菌特有成分——磷脂酰胆碱; CH4 的氧化与NH4的氧化机制相似;具有单磷酸核酮糖或丝氨酸-异柠檬酸裂解途径。

这类细菌有专性和兼性两个类群，专性甲基营养菌能利用甲烷生长。根据它们的形态，内膜结构和生成芽孢或孢囊的性状分为5属(见表)。

甲基营养菌各属特征

特征
属名休眠体内膜*
结构形态碳素同
化途径鞭毛甲基弯杆菌
Methylosinus芽孢(Ⅱ型)杆状或
梨形丝氨酸
途 径极生甲基孢囊菌
Methylosistis孢囊(Ⅱ型)杆状或
弧状丝氨酸
途 径无甲基单胞菌
Methylomonas孢囊(I