Zurück nach oben
(1) ?
Welche Elektronendonatoren werden bei lithotrophen Prozessen verwertet?
Lithotrophe Prozesse verwerten anorganische Verbindungen als Elektronendonatoren. Diese Elektronendonatoren werden als Endprodukte von Atmungsprozessen gebildet. Meistens gehen die Elektronen nun wieder in Atmungsprozesse ein, bei den gleichzeitig autotrophen Organismen werden sie außerdem für die Reduktion von CO2 genutzt. Die wichtigsten Elektronendonatoren sind : H2O, H2S und S0, H2, CO, Fe2+, Mn2+, NH4+ und NO2-,
Zurück nach oben
(2) ?
In welche Reihenfolge lassen sie sich bringen?
Eine sinnvolle Reihenfolge ist der Redoxpotentiale, bei denen die Elektronrendonatoren ihre Elektronen abgeben. Es gilt: Je günstiger der Atmungsprozess ist, bei dem ein Elektronendonator als Endprodukt entsteht, desto ungünstiger ist nun seine Verwertung.
Wasser, das aus der günstigen aeroben Atmung entsteht, ist der schlechteste Donator (kann nur mit Hilfe von Lichtenergie verwertet werden). Wasserstoff, der als Gäprodukt ohne Energiekonservierung gebildet wird, ist hingegen der beste Elektronendonator für lithotrophe Prozesse.
Zurück nach oben
(3) ?
Weshalb ist es sinnvoll, dass viele lithotrophe Baktereien auch autotroph wachsen können?
Wenn lithotrophe Organismen auf organische Substanzen für die Biosynthese angewiesen wären, könnten sie die ja auch gleich als Elektronendonatoren für die Atmung verwenden. Autotrophie lässt sie hingegen unabhängig von organischen Substanzen wachsen.
Zurück nach oben
(4) ?
Weshalb ist der Satz "Lithotrophe Bakterien gewinnen Energie durch Oxidation anorganischer
Verbindungen" zumindest nicht genau?
Ebenso wie Sulfat-Reduzierer gewinnen die lithotrophen Bakterien die Energie aus Atmungsprozessen. Bei der Glucose-Oxidation werden 90 % des ATP aus dem Atmungsprozess gewonnen und die Oxidation zu CO2 liefert, ebenso wie die
Oxidation anorganischer Elektronendonatoren, vor allem Reduktionsequivalente. Die Reduktionsequivalente werden dann zur Energiegewinnung auf den Elektronenakzeptor übertragen.
Zurück nach oben
(5) ?
Was besagt das Dogma der biologischen Unfehlbarkeit?
Biologische Prozesse lassen sich in Kreisläufe einordnen. Das heißt, dass alle Verbindungen, die auf biologische Weise gebildet wurden, auch auf biologische Weise wieder abbaubar ist. Hierbei werden jedoch oftmals Umwege eingeschlagen.
Zurück nach oben
(6) ?
Weshalb bilden ein Sulfat-Reduzierer und ein Schwefel-Oxidierer zusammen nicht ein perpetuum mobile?
Ein Sulfat-Reduzierer und ein Schwefel-Oxidierer bilden nicht zusammen ein perpetuum mobile, denn lithotrophe Bakterien gewinnen nicht direkt aus der Oxidation anorganischer Stoffe Energie, sondern aus der Reduktion des benötigten Elektronenakzeptors.
Zurück nach oben
(7) ?
Wie unterscheiden sich der Schwefelbedarf eines farblosen Schwefeloxidierers und eines phototrophen Schwefelbakteriums?
Farblose Schwefeloxidierer sind chemolithoautotroph. Die Oxidation eines anorganischen Elektronendonators, wie z.B. H2S, liefert Reduktionsequivalente, die vor allem für katabolische Prozesse der Energiekonservierung benötigt werden.
Da phototrophe Schwefelbakterien Energie aus Licht gewinnen, benötigen sie die anorganischen Schwefelverbindungen nicht zur Energiekonservierung katabolischer Prozesse. Stattdessen wird der Elektronendonator (z.B. H2S) ausschließlich zur Assimilation von CO2 verwendet, weshalb der Wachstumsertrag dieser Organismen direkt aus der Menge des umgesetzten Substrats errechnet werden kann.
Zurück nach oben
(8) ?
Wo enden die Reduktionsequivalente aus dem Schwefel in beiden Fällen?
Bei den chemolithoautotrophen Organismen werden die meisten Reduktionsequivalente auf den Elektronenakzeptor der Atmung übertragen, ein kleiner Teil auf CO2. Bei den phototrophen Bakterien wird ausschließlich CO2 zu Biomasse reduziert.
Zurück nach oben
(9) ?
Woher stammt das Sulfid, das phototrophe Schwefelbakterien oxidieren?
Phototrophe Schwefelbakterien oxidieren in der anoxygenen Photosynthese Sulfid, welches in wässriger Lösung als Schwefelwasserstoff (H2S) oder HS- vorliegt. Sulfid wird durch Sulfat oder Schwefel reduzierende Bakterien gebildet oder stammt aus dem Abbau organischer Substanz, die Schwefel stets in reduzierter Form enthält. An einigen Stellen (z.B. Hydrothermalquellen) kommt Schwefelwasserstoff aus dem Erdinneren.
Zurück nach oben
(10) ?
Wie lautet die vereinfachte Gleichung für die Photosynthese?
Vereinfachte Biomasse-Formel: <CH2O>
H2O + CO2 -> O2 + <CH2O>
Diese Gleichung gilt für die (heute dominierende) oxygene Photosynthese mit Wasser. Bei der anoxygenen Photosynthese ist Wasser ersetzt durch H2S , S, H2 oder organische Verbindungen.
Zurück nach oben
(11) ?
Für welche biologischen Reaktionen wird Sauerstoff benötigt?
siehe Tafel 16.2, S. 184
Durch sein positives Redoxpotential ist Sauerstoff ein guter Elektronenakzeptor bei Redoxprozessen (Oxidase-Reaktion). Endprodukt ist hierbei Wasser. Molekularer Sauerstoff wird aber auch für die direkte Oxidation benötigt: bei der Oxygenase-Reaktion wird O2 in schwer angreifbare Moleküle (CH4, Alkane, Aromaten) eingebaut, wobei man hierbei Mono-Oxygenasen (Einbau eines O-Atoms in Substratmolekül) und Di-Oxygenasen (Einbau beider O-Atome) unterscheidet. Wasserspaltung ind der oxygenen Photosynthese und deren Umkehr in der aeroben Atmung sind die häufigsten Reaktionen des Sauerstoffs auf der Erde.