Chemolithoautotrophie (VL6) Flashcards Preview

Mibi- Vollmodul > Chemolithoautotrophie (VL6) > Flashcards

Flashcards in Chemolithoautotrophie (VL6) Deck (21):
1

Prinzip der Chemolithotrophie

Oxidation:
Anorganischer elektronendonator
-> Wird zu oxidiertem Produkt

Reduktion:
Gibt e- auf O2 ( selten NO3-), wird zu H2O
-> Elektronentranport phosphorylierung

2

Energetische Aspekte der Chemolithoautotrophie

- unterschiedliche anorganische substrate ergeben bei ihrer oxidation unterschiedliche energieausbeuten

Diese sind abhängig von:
- Redoxpotential der substrat / oxidationsprodukt-paare
- der vorhandenen stoffmenge und löslichkeit der substrat/oxidationsprodukt-paare
- redoxpotential der elektronenüberträger, die durch die substrat oxidierenden Enzyme reduziert werden

3

Messung von Redoxpotentiallen

Zwei messbehälter mit einem voltmeter, die mit einer Agarbrücke

4

Standard Redoxpotential

E_0
Gemessen bei pH=0
- von NAD(P)H/NADP+: -320 mV
- H2O/O2: +810 mV

E'
Gemessen bei pH=7

5

Zusammenhang zwischen Redoxpotential und freier Energie

Delta G-0' = -n x F x Delta E_0'

n: Anzahl der übertragbaren Elektronen
F: faraday konstante (96,5 kJ/(V x mol)

6

Drei Wege der Oxidation durch reduzierte schwefelverbindungen

1. e- von schwefelverbindungen münden in ETK und treiben protonenmotorische Kraft
2. e- von schwefelverbindungen treten auf der Ebene des Cytochrom c in den Prozess ein
3. NADH wird durch den reversen elektronenfluss erzeugt

7

Carboxysomen

Von einer proteinhülle umgebende Partikel, die RUBISCO enthalten

8

Nitrososomen

Ammonium oxidierer
NH4+ -> NO2-

9

Nitrosomen

Nitrit oxidierer
NO2- -> NO3-

10

Ammonium oxidation

Ammonium monooxygenase: NH3 + O2 + 2H+ -> NH2OH + H2O

Per hydroxylamin oxidoreduktase auf NO2-

11

Nitrit oxidation

Nitrit oxidoreduktase:
NO2- -> NO3-
2e- auf terminale oxidase:
0,5 O2 -> H2O
4 H+ von innen nach außen

12

Nitrifikation/ Denitrifikation in Kläranlagen

Vom belebt-schlammbecken

in ein klärbecken Zur anaeroben Denitrifikation:
[CH2O] + 0,8 NO3- + 0,8 H+ -> CO2 + 0,4 N2 + 0,4 H20

Dann In ein klärbecken zur aeroben Nitrifikation:
NH4+ + 2 O2 -> NO3- +H2O + 2H+

13

COMAMMOX

Complete ammonia oxidation
Ammonium über Ammonium oxidierer zu Nitrit über Nitrit oxidierer zu Nitrat zu N2 durch fixierung zu Ammonium

COMAMMOX Bakterium von Ammonium zu Nitrat

14

Röhrenwurm

Riftia pachyptila

Tentakelkrone filtert O2 aus Wasser
Vestimentum
Rumpf
Dorsal Gefäß
Trophosom gefüllt mit chemoautotrophen Bakterien
Ventralgefäß
Opisthosoma

15

Stoffwechsel Wege zur kohlenstofffixierung bei autotrophen prokaryoten

- Calvin benson Zyklus
Purpurbakt, cyanobakt, Chemolithoautotrophe Bakterien

- reduktiven TCA Zyklus
Grüne Schwefelbakt

- Acetyl-CoA Weg
Anaerobe Bakterien und archaeen

- 3-Hydroxypropionat doppelzyklzs
Schwefelfreie Grüne Bakterien

- 3- hydroxypropinat Zyklus
Aerobe crenarchaeota

- dicarboxylate Zyklus
Anaerobe crenarchaeota

16

Warum so viele Wege?

- unterschiedliche energieausbeuten

17

Calvin Zyklus

RUBISCO verbraucht Energie

6 CO2 + 12 NADPH + 18 ATP -> C6H1206(PO3H2) + 12 NADP+ + 18 ATP + 17 P

9 ATP

18

Reduktiver Zitronensäure Zyklus

Braucht extrem negatives Redoxpotential (Ferredoxin)

- läuft nur in Abwesenheit von O2
+ effizient

3 CO2 + 12 H2O + 5 ATP -> C3H6O3PO3^2- + 3 H20

5 ATP

19

Hydroxypropinat Weg

- FS Stoffwechsel
- in allen Membranen die FS enthalten
- noch unterforscht

2 CO2 + 4 H + 3 ATP-> C2H2O3 + H20

10 ATP

20

Acetyl-CoA Weg

- CO- Dehydrogenase->O2 empfindlich, enzym geht kaputt
+ energetisch günstigster Weg

4ATP

21

ANAMMOX

anaerobe ammoniumoxidation:
Oxidiert im anammoxosom NO2- + NH4+ -> N2 + 2 H2O
Geschieht durch Planktomyceten