1.5 Nutzung anderer Energiequellen zur C-Assimilation  
1.5.1 Chemosynthese  

Photosynthese ist die autotrophe C-Assimilation mit Hilfe von Licht. Unter Chemosynthese versteht man die autotrophe C-Assimilation mit Hilfe von Energie aus Oxidation anorganischer Substanz wie H2S, NH3, Methan, H2 oder Eisen. Man findet sie nur bei aeroben Bakterien im Boden, in Gewässern, Bergwerken oder z. B. in der Tiefsee, in aktiven Vulkanen.
Diese Bakterien nennt man Chemoautolithotrophe; es sind meist Schwefelbakterien, Nitrifizierer, Knallgasbakterien und Methanobakterien.

Sie verwenden diese Substanzen als Elektronendonatoren und transportieren Sie durch die Membran wie bei der Lichtreaktion. Dadurch entsteht ein Protonengradient der wie bei der Photophosphorylierung zur ATP-Produktion führt.

Ein Teil des Substrats wird aber auch zur NADPH+H+-Produktion verwendet, sodaß wie bei der Photosynthese die zur CO2-Fixierung notwendigen Stoffe bereitstehen. Dieses geschieht in einem dem Calvinzyklus ähnlichen Prozess, wobei ebenfalls Kohlenhydrate entstehen.

6 H2O + 6 CO2 + z.B. H2S, CH4 + Energie C6H12O6 + 6 O2

All diese Bakterien spielen eine wichtige Rolle im C-, S-und N-Kreislauf der Natur.

Beispiele:

Schwefelbakterien
Beggiatoa/Thiothrix:

 
H2S + 0,5 O2 ----> S +H2O; S + H2O +1,5 O2 ---->
SO42-
+2 H+ DG= -710 KJ/Mol

Nitrifizierer
Nitrosomonas:
Nitrobacter:

 
NH3 + 1,5 O2 ----->NO2- + H2O + H+ DG= -275 KJ/Mol
NO2- + 0,5 O2 -----> NO3- DG = -75 KJ/Mol

Methanobakterien
Pseudomonas methanica

 
CH4 +2O2 ----> CO2 + 2H2O

Knallgasbakterien
Hydrogenomonas

 
H2 + 1/2 O2 ----->H2O DG = -240 KJ/Mol

Chemolithoautotrophe Bakterien findet man vor allem an extremen Standorten wie heißen Quellen, in der Tiefsee bei hydrothermalen Schloten z.B. als Archäbakterien.

 

 

Abb. 62

Thiobacillus ferrooxidans




verantwortlich für die Oxidation von Fe
2+, Cu+,Se2+, Mo, U, Sb und anorganischer Schwefelkomponenten in Erzbergwerken

Abb. 59

Röhrenwürmer in Symbiose mit chemosynthetischen Bakterien



Röhrenwürmer (Riftia pachyptila) in einer Warmwasserströmung des Ostpazifischen Grabens mit chemoautotrophen Bakterien in Symbiose.

 

Abb. 59

Chemolithoautotrophe

 

Abb. 60

Nahrungskette am Meeresboden

 

Abb. 61

Lebensraum von Archäa

 

Weiterführende Quellen:

Alles über Botanik:

http://www.uni-hamburg.de/~biologie/b_online/d00/inhalt.htm

Alles über die Photosynthese

http://photoscience.la.asu.edu/photosyn/default.html

Photosynthesekurs

http://hlab2.uni-muenster.de/photosyn/ps00000.html#top

Nitrifikation

http://www.bsi.vt.edu/chagedor/biol_4684/Cycles/Nitrification.html
http://saltaquarium.about.com/pets/saltaquarium/library/
weekly/aa073199.htm?iam=mt&terms=%2Bnitrification

http://www.fishdoc.co.uk/filtration/nitrification.htm
http://clab.cecil.cc.md.us/faculty/biology/jason/nitrc.htm

Chemosynthese (Tiefsee)

http://geosun1.sjsu.edu/~dreed/onset/exer13/2.html
http://www.ocean.udel.edu/deepsea/level-2/chemistry/chemo.html
http://universe-review.ca/F11-monocell.htm