VL 7

Question 1

Was ist anaerobe Respiration?

Answer 1

Generelles Prinzip:
Elektronen werden durch Oxidation von NADH in Atmungskette eingespeist und über
Carrier (anaerob – nicht Sauerstoff) übertragen
- Anaerobe Atmer nutzen oxidierte Substrate als Elektronenakzeptoren in Atmungsketten
o Nitrat, Nitrit, Sulfat, DMSO, TMAO, Fumarat, Metallionen u.a.

Question 2

Ablauf der Dissimilativen Reduktion von Nitrat

Answer 2

-Nitratreduktase -> Nitrat zu Nitrit an Molybdän auf cytoplasmatischer Seite der Membran
-> Elektronen stammen von reduzierten Chinonen
-> Nitrit wird außerhalb der Zelle umgesetzt, gelangt über Antiporter nach außen, während Nitrat rein transportiert wird –> Nitrit akkumuliert nicht im Cytoplasma

• Nitritreduktase –> Nitrit zu Stickstoffmonoxid NO (giftig), muss sofort weiter umgesetzt werden –> NO-Reduktase ist essentiell!
  -> NO-Reduktase –> NO zu N2O
  -> N2O-Reduktase –> N2O zu N2

Question 3

TMAO

Answer 3

Trimethylaminoxid TMAO
o kompatibles Solut in Meerestieren
o Elektronenakzeptor  es entsteht Trimethylamin (flüchtig, Fischgeruch)

Question 4

Dimethylsulfoniopropionat-Stoffwechsel

Answer 4

Dimethylsulfoniopropionat DMSP = Osmolyt in Phytoplankton
o Durch Spaltung entsteht Dimethylsulfid DMS = Elektronenakzeptor
o Bakterien bilden daraus Dimethylsulfoxid DMSO
o DMS gelangt auch in die Atmosphäre und wird dort zu DMSO und Sulfat
 Kondensationskeime für Wolkenbildung
 globale Bedeutung für gesamtes Klima

Question 5

Arten der Sulfatreduzenten

Answer 5

Sulfatreduzenten (Desulfo…) werden nach Art ihres C-Stoffwechsels eingeteilt:
 Unvollständige Oxidierer:
-> Ox. organische Säuren über Pyruvat zu Acetyl-CoA, Scheiden Acetat aus
 Vollständige Oxidierer
-> Ox. Fettsäuren, Kohlenwasserstoffe
oder Aromaten über Acetyl-CoA bis zu
CO2
 Autotrophe
-> Nutzen H2 als Energiequelle und
fixieren CO2 über Acetyl-CoA-Weg oder
den reduktiven Trikarbonsäurezyklus

Question 6

Sulfatreduktion

Answer 6

Direktreduktion freien Sulfates zu Sulfit energetisch ungünstig
Reduktion durch Verbrauch von ATP gekoppelt
-> Sulfataktivierung -> APS

beteiligte Enzyme:
1.Sulfat-Symporter mit 2 H+
2. ATP-Sulfurylase: SO42- + ATP -> APS + PPi
3. APS-Reduktase: APS -> AMP+SO3-
4. Sulfit-reduktase: SO3- + 7 H+ -> HS-
5. Hydrogenase: 4 H2 -> 8 H+ und 8 e-
6. Cytochrom c3
7. Cytochrom
8. ATP -Synthase: 2 ADP+2 Pi -> 2 ATP

Question 7

Methanogenese

Answer 7

Methanogenese= anaerobe Methanfreisetzung in Archaea

Anaerobe Mineralisation von Gärungsprodukten (Acetat) in Süßwassersedimenten
 Methanproduktion im Pansen von Rindern, Schafen, Ziegen
 Methanproduktion in Reisfeldern (Nassanbau), Sümpfe

Häufige Substrate sind CO2 + H2, C1-Verbindungen oder Essigsäure
 Essigsäure + H+  CH4 + CO2
 CO2 + 4 H2  CH4 + 2 H2O
o Reduktion von CO2 zu Formylgruppe
o Reduktion zu Methylen- und dann zu Methylgruppe
o Reduktion zu Methan über Methylreduktase (F430 Komplex)
 Ameisensäure + H2  CH4 + H2O