Nitrifikation

Question 1

Prinzip von Nitrifikation

Answer 1

zweistufiger Prozess vergemeinschafteter Bakterienspezies zum Aufbau eines Protonengradienten.

1. Bildung von Nitrit aus Ammonium:
   NH4 (Ammonium) mit -Ammoniummonooxygenase- -> NH2OH (Hydroxylamin) mit -Hydroxylamin-Oxydoreduktase- -> NO2-(Nitrit)
   Bsp: Nitrosomonas europaea
2. Nitrit-Oxidation:
   NO2-(Nitrit) mit Nitrit-Oxidoreduktase -> NO3- (Nitrat)
   Bsp. Nitrobacter vulgaris

Question 2

Denitrifikarion

Answer 2

Nitrat zu Nitrit (Nitratreduktase): NO3- -> NO2-

Nitrit zu Stickstoffmonoxid (Nitritreduktase): NO2- -> NO

Stickstoffmonoxid zu Distickstoffmonoxid (Stickstoffmonoxidreduktase): NO -> N2O

Distickstoffmonoxid zu molekularem Stickstoff (Distickstoffmonoxidreduktase):
N2O -> N2

Nitrit zu Ammonium (Nitrat-Ammonifikation): NO2- -> NH4+

Question 3

Anammox

Answer 3

anaerobe Ammoniumoxidation durch Planktomyceten:
NH4+ und NO2- zu N2 und Wasser.

Anammoxosom analog zu Mitochondrien: Ort des energiestoffwechsels und der ATPSynthese

Question 4

Klärbecken: Was passiert hier?

Answer 4

Kreislauf von

1. Die Denitrifkation verstoffwechselt organische Verbindungen und Nitrat zu Stickstoff und
   (anaerob) : CH2O + NO3- + H+ -> CO2 + N2 + H2O

zu

2. Nitrifikation verstoffwechselt Ammonium zu Nitrat.
   Nitrifikanten (aerob): NH4+ + O2 -> NO3- + H2O + H+

aerober Prozess nur unter konstanter belüftung/ Umwälzung: Energie und kostenfaktor

und wieder zurück

Neue Bakterien: anammoxbakterien: NH4+ + NO2- direkt zu N2 + H2O, werden sehr schnell ausgewaschen, funktioniert also noch nicht so gut

Question 5

Vorteil und Nachteil den die Ammonium Assimilation durch a glutamin synthetase GOGAT gegen über b Glutamat dehydrogenase besitzt.

Answer 5

Vorteil: GOGAT hohe Affinität, benötigt niedrigere Konzentrationen

Nachteil: verbraucht 1 ATP pro Ammonium-Molekül, GDH nicht

Question 6

Regulation der Ammonium Assimilation durch GOGAT / GDH. Wie?

Answer 6

Hohe/ niedrige Ammonium Affinität

GOGAT wird bei niedriger Ammonium-konz. aktiviert und GDH bei hoher Ammomium-konz.

Question 7

Nennen Sie zwei prokaryotische Prozesse mit globaler Bedeutung, die in Sedimenten unter Sauerstoff Ausschluss die Mineralisation von Acetat gewährleisten

Answer 7

Acetogenese

Methanogenese

Question 8

Warum wird Enzymmenge und Aktivität von GOGAT über verschiedene Mechanismen strikt reguliert?

Answer 8

spielt eine zentrale Rolle bei der Nitratassimilation und verbraucht ATP (wenn aktiv)

Question 9

Welche rolle spielt CTAB in den Ansätzen zur Messung der GOGAT Aktivität ?

Answer 9

???

Question 10

Ort und Höhe des ATP Verbrauch von GOGAT/ GDH

Answer 10

Cytosol und Chloroplasten

GS-GOGAT hat hohe Ammonium-Affinität, funktioniert bei niedrigen Ammonium-Konz. < 1 mM und verbraucht 1 ATP pro Ammonium

GDH hat niedrigere Affinität und benötigt hohe Ammonium-Konz. > 1 mM; verbraucht KEIN ATP

Question 11

Reaktion der GOGAT:

Answer 11

ATP + NH4+ -> Glutamin

Glutamin + Oxoglutarat + NADPH ->Glutamat + NADP

Question 12

Reaktion des GDH:

Answer 12

NADPH + Oxoglutarat + NH4+ -> Glutamat