autotrophe Assimilation am Beispiel nitrifizierender Bakterien
Nitrifizierende Bakterien können Ammoniak oder Ammonium zu Nitrat umwandeln.
Bei der Nitrifikation (Sauerstoff ist vorhanden!) laufen folgende Stoffwechselschritte ab:
- Ammoniumionen werden zu Nitritionen oxidiert (Beispielorganismus: Nitrosomonas)
2 NH4+ + 3 O2 --> 2 NO2- + 4 H+ + 2 H2O (–551 kJ)
- Andere Bakterien, die Nitrobacter, oxidieren Nitrit zu Nitrat:
2 NO2- + O2 --> 2NO3- (–151 kJ)
Diese Bakterien zeigen einen „chemolithoautotrophen“ Stoffwechsel. Dabei dienen anorganische Verbindungen als Elektronendonatoren, in der Regel gemeinsam mit Sauerstoff.
Beim Oxidationsprozess wird Energie frei, welche zur ATP-Synthese eingesetzt wird. ATP als universelle Energiewährung wird zum größten Teil zum Aufbau von Biomasse eingesetzt. Der Kohlenstoffbedarf wird aus Kohlenstoffdioxid gedeckt. Die Vorgänge zur CO2-Fixierung verlaufen (wie bei der Fotosynthese) über den Calvin-Zyklus.
Hinweis
Verbindung zur Ökologie: Destruenten, extreme Habitate wie z.B. Tiefsee, Einsatz von Bakterien in Kläranlagen etc.
Weitere Beispiele für Chemosynthese
Mikroorganismus | Habitat | Reaktionsgleichung | Energiegewinn |
Eisenbakterien | Schwefelquellen, Kläranlagen | 4 Fe2+ + O2 + 6 H2O à 4 FeO(OH) + 8 H+ | –182 kJ (pH 3 als Reaktionsbedingung) |
Methanbildner | Kläranlage | CO2 + 4 H2 à CH4 + 2 H2O | –138 kJ |
Methanoxidierer | Celluloseabbau | CH4 + 2 O2 à CO2 + 2 H2O | –898 kJ |
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