N-Kreislauf

Wissenschaft Biologie
1

Hallo an alle,

ich beschäftige mich gerade mit der Stickstofffixierung, Nitrifikation und Denitrifikation durch Mikroorganismen (MO) im Boden. Eigentlich aus botanischer Sicht, doch nun sind ein paar Fragen aufgekommen, die die MO betreffen:

  1. Was bringt den MO das Ganze? Wieso fixieren sie viel mehr N, als sie selbst benötigen? Ich spreche hier natürlich nur von frei lebenden MO; bei symbiontischen ist die Sache klar.

  2. Habe ich es richtig verstanden, dass die MO bei der Nitrifikation Energie gewinnen?

  3. Wozu die Denitrifikation? Für das System stellt das ja einen Verlust an Stickstoff dar. Nutzen die MO dies als Ausweichprozess zur Energiegewinnung unter anaeroben Bedinungen? Aber wie kann eine Reaktion in beide Richtungen Energie liefern? (Sorry, in Chemie war ich nie sehr gut.)

  4. Was genau bezeichnet man als Ammonifikation? Die Gewinnung von Ammonium aus organischen Verbindungen (also bspweise totem Pflanzenmaterial) duch Destruenten UND die Umwandlung von Nitrat zu Ammonium (Nitratammonifizikation)? Aus welchem Grund machen MO letzteres?

Vielen Dank schon mal.
Waldfloh

2

Hallo,

  1. Was bringt den MO das Ganze? Wieso fixieren sie viel mehr
    N, als sie selbst benötigen? Ich spreche hier natürlich nur
    von frei lebenden MO; bei symbiontischen ist die Sache klar.

Also ich würde davon ausgehen, dass die übermäßige Fixierung ein reiner Schutzmechanismus ist, falls es mal weniger oder gar keinen Stickstoff gibt.

  1. Habe ich es richtig verstanden, dass die MO bei der
    Nitrifikation Energie gewinnen?

Öfters mal, ja. Ich habe auf Wiki unter „Cyanobakterien“ eine Halbsatz über eine neuentdeckte Art gefunden, die statt CO2 Stickstoff „veratmet“.

Zu den anderen Punkten kann ich nur Vermutungen loslassen. (Also noch mehr Vermutungen als die 2 oberen Punkte)

Grüße,

Bernd

3

ich beschäftige mich gerade mit der Stickstofffixierung,
Nitrifikation und Denitrifikation durch Mikroorganismen (MO)
im Boden. Eigentlich aus botanischer Sicht, doch nun sind ein
paar Fragen aufgekommen, die die MO betreffen:

  1. Was bringt den MO das Ganze? Wieso fixieren sie viel mehr
    N, als sie selbst benötigen? Ich spreche hier natürlich nur
    von frei lebenden MO; bei symbiontischen ist die Sache klar.

Das dürfte, wie Bernd schon geschrieben hat, der Vorratshaltung dienen.

  1. Habe ich es richtig verstanden, dass die MO bei der
    Nitrifikation Energie gewinnen?

Ja; die Nitrifikanten oxidieren Ammonium zu Nitrit (z.B. Nitrosomonas) bzw. Nitrit zu Nitrat (z.B. Nitrobacter); als Oxidationsmittel dient wie bei der Veratmung organischer Substanzen durch chemoorganotrophe Bakterien, Pilze und Tiere Sauerstoff.

  1. Wozu die Denitrifikation? Für das System stellt das ja
    einen Verlust an Stickstoff dar. Nutzen die MO dies als
    Ausweichprozess zur Energiegewinnung unter anaeroben
    Bedinungen? Aber wie kann eine Reaktion in beide Richtungen
    Energie liefern? (Sorry, in Chemie war ich nie sehr gut.)

Die Denitrifikation stellt für den Boden bzw. das Gewässer, in dem sie abläuft, in der Tat einen Stickstoffverlust dar. Den Denitrifikanten dient sie zur Energiegewinnung unter anaeroben Bedingungen; sie verwenden Nitrat anstelle von O2 als Oxidationsmittel und reduzieren es dabei zu molekularem Stickstoff (N2). Als Reduktionsmittel werden meist organische Stoffe wie z.B. Zucker verwendet. Die Denitrifikation stellt also biochemisch nicht die Umkehrung der Nitrifikation dar.

  1. Was genau bezeichnet man als Ammonifikation? Die Gewinnung
    von Ammonium aus organischen Verbindungen (also bspweise totem
    Pflanzenmaterial) duch Destruenten UND die Umwandlung von
    Nitrat zu Ammonium (Nitratammonifizikation)? Aus welchem Grund
    machen MO letzteres?

Bei der Ammonifikation unterscheidet man:
a) Ammonifikation aus Eiweiß: Bakterien und Pilze scheiden Enzyme aus, die Proteine zu Aminosäuren hydrolysieren. Die Aminosäuren werden aufgenommen und intrazellulär abgebaut, wobei u.a. Ammonium ensteht, welches z.T. ausgeschieden wird bzw. beim Tod der Organismen frei wird. Der Aminosäureabbau dient teilsweise der Energiegewinnung (nachgewiesen z.B. bei den peptolytischen Clostridien), teilweise der Bereitstellung von Ausgangssubstanzen für zelluläre Synthesen.
b) Nitrat-Ammonifikation: Bakterien nehmen Nitrat auf und reduzieren dieses über Nitrit zu Ammonium, welches ausgeschieden wird. Der Prozess dient wie die Denitrifikation (bei der Nitrat zu N2 reduziert wird) der chemotrophen Energiegewinnung. Als Reduktionsmittel werden bei dieser Redoxreaktion von den Bakterien in der Regel organische Verbindungen wie z.B. Zucker, Fettsäuren oder Alkohole verwendet, die aus der Umgebung aufgenommen wurden.

Gruß, Martin

4

Vielen Dank
Danke, das hat mir weitergeholfen :o)