Chemolithoautotrophie (VL6)

Question 1

Prinzip der Chemolithotrophie

Answer 1

Oxidation:
Anorganischer elektronendonator
-> Wird zu oxidiertem Produkt

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

Question 2

Energetische Aspekte der Chemolithoautotrophie

Answer 2

• 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

Question 3

Messung von Redoxpotentiallen

Answer 3

Zwei messbehälter mit einem voltmeter, die mit einer Agarbrücke

Question 4

Standard Redoxpotential

Answer 4

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

E’
Gemessen bei pH=7

Question 5

Zusammenhang zwischen Redoxpotential und freier Energie

Answer 5

Delta G-0’ = -n x F x Delta E_0’

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

Question 6

Drei Wege der Oxidation durch reduzierte schwefelverbindungen

Answer 6

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

Question 7

Carboxysomen

Answer 7

Von einer proteinhülle umgebende Partikel, die RUBISCO enthalten

Question 8

Nitrososomen

Answer 8

Ammonium oxidierer

NH4+ -> NO2-

Question 9

Nitrosomen

Answer 9

Nitrit oxidierer

NO2- -> NO3-

Question 10

Ammonium oxidation

Answer 10

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

Per hydroxylamin oxidoreduktase auf NO2-

Question 11

Nitrit oxidation

Answer 11

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

Question 12

Nitrifikation/ Denitrifikation in Kläranlagen

Answer 12

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+

Question 13

COMAMMOX

Answer 13

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

Question 14

Röhrenwurm

Answer 14

Riftia pachyptila

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

Question 15

Stoffwechsel Wege zur kohlenstofffixierung bei autotrophen prokaryoten

Answer 15

• 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

Question 16

Warum so viele Wege?

Answer 16

• unterschiedliche energieausbeuten

Question 17

Calvin Zyklus

Answer 17

RUBISCO verbraucht Energie

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

9 ATP

Question 18

Reduktiver Zitronensäure Zyklus

Answer 18

Braucht extrem negatives Redoxpotential (Ferredoxin)

• läuft nur in Abwesenheit von O2
  + effizient

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

5 ATP

Question 19

Hydroxypropinat Weg

Answer 19

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

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

10 ATP

Question 20

Acetyl-CoA Weg

Answer 20

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

4ATP

Question 21

ANAMMOX

Answer 21

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