aerobe, anaerobe Chemosynthese

levke · Anmeldungsdatum: 03.03.2007 Beiträge: 17 Wohnort: Brunsbüttel

Bisher habe ich es so verstanden, dass die Chemosynthese einer Photosynthese in etwa gleich nur, dass es die Energie für den Kohlenhydrataufbau aus der Oxidation eines Substrats gewonnen wird und nicht durchs Sonnenlicht.

Frage:
1. Bezieht es sich, wenn man von AEROBEN/ANAEROBEN chemoautrophen Bakterien spricht auf die Chemosynthese oder auf die spätere Energiegewinnung bei der Zellatmung?

2. Wenn sich aerob/anaerob auf die Chemosynthese bezieht, wo ist genau der Unterschied im Stoffwechsel? 2 Beispiele einer Reaktionsgleichung (einmal für aerob, einmal für anaerob) wären vielleicht hilfreich....

3. Funktioniert die Zellatmung bei den Bakterien genauso wie bei den Eukaryoten? Dann können sie doch keinesfalls anaerob leben...?!

madze · Anmeldungsdatum: 04.10.2007 Beiträge: 148

Der Aerobe Stoffwechsel ist die Energieherstellung durch Glykolyse-Citronensäurezyklus-Oxidative Dekarboxylierung. Ein Anaerober Stoffwechselweg ist die Gärung. O2 is abwesend, sodass die ox. Dekarboxylierung nicht ablaufen kann und somit dass Pyruvat nach der Glykolyse bei der Gärung zu Ethanol verstoffwechselt wird.

m.E. gibt es Bakterien die Aerob und Anaerob leben. Aerobe Bakterien wurden (von Herrmann oder wie der Herr hieß) zum Nachweiß der o2- Produktion bei der Photosynthese verwendet.

gruß Madze

levke · Anmeldungsdatum: 03.03.2007 Beiträge: 17 Wohnort: Brunsbüttel

das war überhaupt nicht meine Frage!
Ich habe nicht nach dem aeroben/anaeroben Teil der Zellatmung gefragt!!!

Ich entnehme jetzt aber man der Antwort, dass sich aerob/anaoerob immer auf die Zellatmung bezieht... richtig?

Aber wie ist den Prokaryoten möglich anaerob zu leben, bei der Zellatmung braucht man in der Atmungskette doch immer O2?!

Frage zur Chemosynthese:
Wäre folgende allgemeine Gleichung für anaerobe und für aerobe chemoautrophe Baktieren richtig:
organisches Substrat + CO2 + H2O -> Kohlenhydrat + O2 + Substratprodukt ?

PaGe · Moderator Anmeldungsdatum: 19.03.2007 Beiträge: 3549 Wohnort: Hannover

Zellen benötigen Energie und eine Kohlenstoffquelle, um neue Stoffe für die Zelle aufzubauen.

Die Kohlenstoffquelle ist immer sehr leicht zu finden, da es eine organische Verbindung (→ heterotroph) oder CO2 (→ autotroph) ist.

Die "Energiequelle" ist in der Regel komplizierter. Wichtig dabei ist, dass man zum einen Elektronen für die Reduktion von Stoffen gewinnt, um einige Stoffwechselprozesse zu betreiben (→ Reduktionsäquivalente, z.B. NADH), und zum anderen viel ATP gewinnt. Häufig werden jedoch "zu viele" Reduktionsäquivalente hergestellt, so dass diese anderweitig in ATP umgemünzt oder zumindest wieder entsorgt werden müssen. Denn die Menge an NAD+ ist begrenzt und muss aus NADH wiedergewonnen werden, damit der Stoffwechsel nicht zum Erliegen kommt.

Für die Elektronen gibt es verschiedene Quellen.
- häufig sind es organische Verbindungen, die zu CO2 und H2O oxidiert werden (Oxidationszahl für C: +I, bei Zuckern → +IV). Und wo oxidiert wird, muss es auch eine Reduktion geben (→ Reduktionsäquivalente, NAD+ → NADH). Die Reduktionsäquivalente werden dann in der Regel in der Atmungskette, die Sauerstoff benötigt (→ aerob), in viel ATP umgemünzt.
Allerdings kann unter anaerob Bedingungen auch schon bei der Bildung einer höher oxidierten Verbindung Schluss sein! Dies sieht man z.B. bei der Übersäuerung des Muskels. Hier kommt nicht genügend O2 in den Muskel, so dass die Reduktionsäquivalente in Form von Milchsäure entsorgt werden müssen. Dabei gewinnt die Zelle deutlich weniger Energie aus dem Zucker, aber der anaerobe Weg ist dafür sehr schnell → hohe Gesamt-Energiemenge.
Ein weiteres Beispiel wären nitratreduzierende Bakterien (N03- → N2; N-Oxidationszahlen: +V → 0). Hier werden organische Verbindungen aerob oxidiert, die Reduktionsäquivalente aber nicht über den Kohlenstoff sondern den Stickstoff entsorgt.
Diesen Weg würde man als organotroph bezeichnen, da die Energie aus organischen Verbindungen stammt.

- es können aber auch anorganische Verbindungen zur Energiegewinnung herangezogen werden. Diese bezeichnet man dann als chemolitho-troph → Chemosynthese.
Richtig ergiebig sind dabei in der Regel nur Reaktionen mit Sauerstoff. (O hat eine hohe Elektronegativität, so dass molekularer Sauerstoff gut Elektronen aufnehmen kann). Dabei haben die Organismen mehrere mögliche Quellen entdeckt.
Ein Beispiel wären nitratoxidierende Bakterien (NH4+ → NO3-; N-Oxidationszahlen: -III → +V). (→ Abbau von Ammoniak in Gewässer/Kläranlagen)
Ein anderes Beispiel die schwefeloxiderenden Bakterien (H2S → S → SO4(2-), kann schon bei elementaren Schwefel stoppen). (→ Black smokers)
Bei den anaeroben Organismen fallen mir nur die methanogenen Bakterien ein, die aus Wasserstoff die Energie gewinnen. CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O (→ Faulturm einer Kläranlage).

- Der Vollständigkeit halber gibt es dann noch die phototrophen Organismen, die die Sonnenenergie nutzen. Dies ist bei der Photosynthese, aber auch bei einigen anderen Bakterien der Fall (→ grüne Schwefelbakterien)

Wie du siehst, gibt es bei der Chemosynthese immer aerobe und anaerobe Wege. Dabei bezieht man sich immer auf die Energiegewinnung. Sobald die Organismen ihre Atmungskette nutzen, ist man automatisch im aeroben Bereich. Die anaerobe Energiegewinnung ist dann auch chancenlos. Du kannst dir einmal eine Kläranlage anschauen, wo dies bei der Stickstoffelimination deutlich wird.

Zu den Bakterien:
Nicht vergessen, dass Bakterien keine Mitochondrien besitzen! Sie können jedoch an ihrer äußeren Membran die Atmungskette betreiben. Das Muskel- und die anaeroben Beispiele sollten den Rest der Frage beantwortet haben.

Ich hoffe, damit sind alle Unklarheiten beseitigt. Wäre zu Schade, wenn sich meine Mühe nicht gelohnt hätte.

levke · Anmeldungsdatum: 03.03.2007 Beiträge: 17 Wohnort: Brunsbüttel

Verstanden habe ich den ersten Teil deiner Antwort:
Diese Nitratreduzierenden Bakterien sind also heterotroph und betreiben eine Art Zellatmung, statt auf Kohlenhydratbasis auf Stickstoffbasis.
Aber warum heißen die Nitratreduzierende Bakterien, wenn sie doch organische Substanz oxidieren ?

Nicht verstanden habe ich den Teil mit den autotrophen aerob Chemosynthesebetreibenden Bakterien:
An welcher Stelle geben diese Bakterien denn Elektronen an O2 ab?
Ich dachte die benutzen die freigewordenen Elektronen für den Energiebedarf des Kohlenstoffsaufbau bzw. irgend eines anderes energiespeichernden Stoffes...
Findet bei den autotrophen aerob Chemosynthesebetreibenden Bakterien eigentlich die Spaltung des Wassers statt?

Trotzdem vielen Dank für deine Mühe Thumbs up!

PaGe · Moderator Anmeldungsdatum: 19.03.2007 Beiträge: 3549 Wohnort: Hannover