Nitratatmung

Wissenschaft Chemie
#1

Hallo liebe Experten!

Ich glaube, ins Chemie-Brett passt der Artikel besser als ins Bio-Board.

Ich habe Probleme mit 2 Begrifflichkeiten:

a) dissimilatorische Nitratreduktion

b) assimilatorische Nitratreduktion

Bei der dissmilatorischen soll es sich laut Lehrbuch wohl um „Nitratatmung“ handeln. Nun sehe ich mir aber den Stickstoffkreislauf an und da ist kein einziges mal von Nitratatmung die Rede. Was ist denn nun eigentlich Nitratatmung?

Und bei der assimilatorischen Nitratreduktion habe ich „Nitrit wird reduziert.“ stehen. Habe ich einen Fehler gemacht oder handelt wird bei der a. Nitr a treduktion um eine Nitr i treduktion?

Kann mir jemand die Materie näher bringen und kurz aber verständlich erklären, worum es sich dabei handelt?

Dank und Gruß,
Kyan

#2

Hallo,

Bei der dissmilatorischen soll es sich laut Lehrbuch wohl um
„Nitratatmung“ handeln.

Jup.

Nun sehe ich mir aber den
Stickstoffkreislauf an und da ist kein einziges mal von
Nitratatmung die Rede. Was ist denn nun eigentlich
Nitratatmung?

Nitratatmung = Denitrifikation = dissimilatorische Nitratreduktion.

Bei der Nitratatmung dient Nitrat (anstelle von Sauerstoff) als terminaler Elektronenakzeptor. Jenachdem, wie weit die Nitratatmung geht, entsteht dabei Nitrit [Nitrat-Reduktase], N2O [Nitrit-Reduktase], oder Stickstoff [N2O-Reduktase].

Bei der assimilatorischen Nitratreduktion wird auch Nitrat zu Nitrit reduziert. Dieses wird dann weiter zu Ammonium reduziert, wozu eine Menge Reduktionsäquivalente und Energie notwendig ist. Die ersten Schritte laufen also wie bei der Nitratatmung, nur dass hier der Gesamtprozess bis zum Ammonium getrieben wird und in der Bilanz Enegrie kostet.

Btw: Bei der Nitrifikation wird Ammonium zu Nitrat oxidiert. Die dabei gewonnene Energie wird zur CO2-Assimilation genutzt. Die Reaktion läuft in zwei Schritten: 1) über Hydroylamin zu Nitrit und 2) von Nitrit zu Nitrat. In beiden Schritten werden Elektronen für die Atttmungskette frei. Sog. Nitritoxidierer nehmen das Nitrit as Substrat und machen nur den 2. Schritt.

Und bei der assimilatorischen Nitratreduktion habe ich „Nitrit
wird reduziert.“ stehen. Habe ich einen Fehler gemacht oder
handelt wird bei der a. Nitr a treduktion um
eine Nitr i treduktion?

Das ist eine Reihe: Zuerst wird Nitrat zu Nitrit reduziert, dann wird Nitrit zu Ammoniak reduziert.

LG
Jochen

#3

Ich habe Probleme mit 2 Begrifflichkeiten:

a) dissimilatorische Nitratreduktion

b) assimilatorische Nitratreduktion

Hallo Kyan,

die dissimilatorische Nitratreduktion (= Nitrat-Atmung) kommt ausschließlich bei einigen Bakterien vor. Diese verwenden Nitrat anstelle von Sauerstoff als Oxidationsmittel. Je nachdem wie weit das Nitrat dabei reduziert wird, scheiden sie entweder Nitrit, N2O (Gas), N2 (Gas) oder Ammonium aus. Der Prozess dient der Energiegewinnung. Die Bildung von N2O oder N2 im Zuge der dissimilatorischen Nitratreduktion wird auch als Denitrifikation bezeichnet, weil dadurch dem Boden oder Wasser Stickstoff entzogen wird. Nitrit tritt bei der dissimilatorischen Nitratreduktion entweder als Endprodukt auf und wird ausgeschieden oder es tritt als intrazelluläres Zwischenprodukt auf und wird weiter zu N2O, N2 oder Ammonium reduziert.

Bei der assimilatorischen Nitratreduktion wird Nitrat aufgenommen und über Nitrit zu Ammonium reduziert, welches dann in organische Verbindungen (z.B. Aminosäuren) eingebaut wird. Der Prozess verbraucht Energie. Zur assimilatorischen Nitratreduktion sind neben vielen Bakterien die grünen Pflanzen sowie die meisten Pilze befähigt.
Nitrit tritt bei diesem Vorgang aussschließlich als intrazelluläres Zwischenprodukt auf. Organismen, die zur assimilatorischen Nitratreduktion nicht befähigt sind, müssen ihren Stickstoffbedarf aus organischen Verbindungen, Ammonium oder N2 decken. Zur Nutzung von N2 als Stickstoffquelle (N2-Fixierung) sind ausschließlich einige Bakterien und einige Cyanobakterien fähig. Eukaryonten können N2 nicht nutzen; jedoch gibt es Pflanzen, die in Symbiose mit N2-fixierenden Prokaryonten leben und von diesen mit Stickstoff versorgt werden.

Neben den oben geschilderten Prozessen spielt im Naturkreislauf die sogenannte Nitrifikation eine wichtige Rolle: Einige Bakterien (z.B. Nitrosomonas) nehmen das beim Eiweißabbau in Böden, Gewässern oder Kläranlagen freiwerdende Ammonium auf, oxidieren es zu Nitrit und scheiden Letzteres aus; andere Bakterien (z.B. Nitrobacter) nehmen Nitrit auf und oxidieren es zu Nitrat, welches dann ausgeschieden wird. Beide Prozesse dienen der Energiegewinnung. Bakterien, die ihre Energie durch Oxidation anorganischer Substanzen wie Ammonium, H2S oder Wasserstoff gewinnen, nennt man chemolithotroph.

Ich hoffe ein wenig Klarheit geschaffen zu haben.

Gruß, Martin