VL6 - Chemolithotrophie Flashcards
1
Q
Was sind chemolithotrophe Organismen?
A
- Organismen die Energie aus der Oxidation anorganischer Verbindungen nutzen können
- meist auch autotroph -> CO2 ist Kohlenstoffquelle
- gibt aber auch Mixotrophe
- Energie aus anorgansichen Verbindung aber organische Verbindungen als C-Quelle
2
Q
Wie lautet das Prinzip der Chemolithotrophie?
A
- wie bei der Nutzung organischer Verbindung fungiert eine anorganische Verbindung als Elektronendonor
- dieser wird über Elektronentransportkette oxidiert und die Elektronen werden auf O2 oder NO3- (Nitrat) übertragen
- dabei Aufbau pmf und Bildung ATP
3
Q
Welche Ausgangs- und Endprodukte haben Schwefelbakterien in ihrem Stoffwechsel?
A
- Ausgangsprodukte:
- S0 - elementarer Schwefel
- HS- - Hydrogensulfid
- S2O32- - Thiosulfat
- Endprodukte
- SO42- - Sulfat
- H+
–> saures Millieu entsteht
4
Q
Was bedeutet “rückläufiger Elektronenfluss”
A
- haben Elektronendonatoren ein positiveres Redoxpotential als NAD(P)H + H+ / NAD+ + 2H werden Elektronen zur Reduktion von NAD+ genutzt
- NAD(P)H ist für Syntheseprozesse erforderlich und wird daher unter ATP Verbrauch gebildet
- Rückfluss ist thermodynamisch ungünstig
- nötig bei photoautotrophen und einigen chemolithotrophen (z.B.: Schwefelbakterien)
5
Q
Wie lauten die Summenformeln von:
Ammoniak
Nitrit
Nitrat
Ammonium
A
- Ammoniak: NH3
- Nitrit: NO2-
- Nitrat: NO3-
- NH4+
6
Q
Was bedeutet Nitrifizierung und Denitrifizierung?
A
- Nitrifizierung: bakterielle Oxidation von Ammoniak in 2 Reaktionen
- Oxidation von Ammoniak zu Nitrit
- Oxidation von Nitrit zu Nitrat
- für jede Teilreaktion ein anderer Organismus
- Ausnahme Commamox
- Denitrifizierung: Umwandlung des im Nitrat enthaltenen Stickstoffes zu molekularem Stickstoff oder Stickoxide
7
Q
Was ist ANAMMOX?
A
- anoxische Ammoniakoxidation
- Elektronentransport und ATP Synthese durch Oxidation von NH4- mit NO2- → N2 + 2H2O
8
Q
Welche Stoffwechselwege zur Fixierung von CO2 gibt es und wie viel ATP benötigen sie pro 3 fixierte Moleküle CO2?
A
- Calvin-Zyklus
- 9 ATP
- Reduktiver Tricarbonsäurezyklus
- 5 ATP
- in Anwesenheit von O2 nicht möglich
- Acetyl-CoA Weg
- 4 ATP
- extrem O2 anfällig → nicht möglich
- 3-Hydroxypropionat-Weg
- 9 ATP
9
Q
Wie kann der lithotrophe acidophile Metallsulfidstoffwechsel genutzt werden?
A
- Sulfid (HS-) bildet mit vielen Metallen unlösliche Mineralien und Erze
- bei geringer Metallkonzentration ist Abbau erst wirtschaftlich wenn diese durch mikrobielle Laugung konzentriert werden
- besonders bei Pyrit (FeS2) und Kupfersulfid (CuS) genutzt
10
Q
Wie funktioniert die mikrobielle Laugung bei Kupfererzen?
A
- Oxidation von Sulfidmineralien
- Sulfid in Kupfersulfid CuS wird durch A. ferrooxidans zu SO42- oxidiert -> Cu2+
- Cu2+ entsteht aber auch spontan durch Reaktion mit Fe3+
- Fe3+ durch bakterielle Oxidation gebildet
- Cu2+ wird in Ausfallbecken geleitet und reagiert dort mit Fe0 (Eisenschrott) zu Cu0 + Fe2+
- Fe2+ wird in Oxidationsbecken gepumpt, dort wird es von eisenoxidierenden Chemolitotrophen zu Fe3+ oxidert
- A. ferrooxidans / L. ferrooxidans
- saure Fe3+ haltige Flüssigkeit wird wieder dem CuS zugeführt
11
Q
Wie funktioniert die mikrobielle Laugung im Kohleabbau?
(Propagationszyklus)
A
- Pyrit (FeS2) ist häufig in Steinkohle enthalten
- FeS2 reagiert langsam mit O2 und Wasser wodurch sich Fe2+ und Schwefelsäure bildet welche dissoziiert
- A. ferrooxidans und L. ferrooxidans nutzen Fe2+ als Elektronendonor und oxidieren es zu Fe3+
- das entstandene Fe3+ reagiert mit vorhandenem FeS2
- dadurch steigert sich die Reaktionsgeschwindigkeit stetig und immer mehr saure Nebenprodukte entstehen
12
Q
Welche ökologischen Folgen hat die Nutzung des lithitrophen Metallstoffwechsels?
A
- saure Minenabwässer bei Kohleabbau (Propagationszyklus) könnenden pH-Wert anliegender Gewässer ändern
- außerdem wirken im Abwasser enhaltene Metalle und Schwermetalle toxisch
- gelangt Fe2+ vom anoxischem Grundwasser in anliegende Gewässer kann von Bakterien zu Fe3+ oxidiert werden und anschließend zu Rost (Fe(OH)3) reagieren
