Stickstoff-Fixierung in Pflanzen

Stickstoff-Fixierung in
Pflanzen
AC-Vortrag SS06
Christian Wältring
Inhalt
I.
II.
III.
IV.
Einleitung
Stickstoff ....Wozu?
Der Stickstoffkreislauf
Die Fixierung
I.
II.
III.
Die Reaktion
Die Nitrogenase
symbiontische und unsymbiontische Fixierung
V. Stickstoffkreislauf die II.
VI. Fazit
VII. Literatur
Einleitung
Stickstoff-Fixierung:
Reaktionen, bei denen
atmosphärischer Stickstoff
(N N) in biologisch
verwertbare StickstoffVerbindungen umgewandelt
wird.
Einleitung
Möglichkeiten der Stickstoff-Neu-Fixierung
Blitzentladung
15%
Industrie (Haber – Bosch)
25%
Prokaryotische Mikroorganismen
(Diazotrophie)
60%
Stickstoff.....Wozu?
Verwertung von NH4+ und NO3Hauptsächlich NO3- verfügbar
Aminosäuren/Proteine
Nukleinsäuren/DNA
etc.
Stickstoff oft limitierender Nährstoff
Stickstoffkreislauf
Die Fixierung
10 –100 g Glucose
Diimid
enzymatische
Zwischenstufen
Hydrazin
1g fix. Stickstoff
• Inhibierung durch
Sauerstoff
Leghämoglobin
Die Fixierung (Unsymbiontisch)
Die Fixierung (Unsymbiontisch)
Freilebende Bodenbakterien
Oft Rhizosphäre von Pflanzen = assoziative
Lebensform
Verschiedenste Aerobier und Anaerobier z.B.:
Azotobacter/ Azomonas/ Clostridium etc.
Cyanobakterien (aquatisches Medium)
Die Fixierung (symbiontisch)
Bei Leguminosen:
Sojabohnen, Erbsen, Erdnuss, Klee etc
Durch Bakteroide in „Wurzelknöllchen“
Rhizobium, Azorhizobium
Pflanze
Bakteroide
Kohlenstoffverb. u.a.
Stoffwechselaktivitäten
Stickstoff
Leghämoglobin
Die Fixierung (symbiontisch
Die Fixierung (Nitrogenase)
Die Fixierung (Nitrogenase)
Stickstoffkreislauf
Stickstoffkreislauf
Die Nitrifikation :
I.
2 NH4+ + 3 O2 Æ 2 NO2- + 4 H+ + 2 H2O
Æ Ammoniumoxidierer: Nitrosomonas,
Nitrosococcus, etc.
II.
NO2- + O2 Æ 2 NO3Æ Nitritoxidierer: Nitrobacter, Nitrococcus
Fazit
Empfindlicher Teil des Ökosystems
Störung durch Überdüngung etc.
Anwendung der Kenntnisse (Bakteroide/
Nitrogenase )
Infektion von Getreidepflanzen
Æ Wachstumssteigerung
ÆGentechnik
Literatur
MacKay, B. A.; Fryzuk, D. M.: Chem. Rev.2004, 104, 385-401
Dos Santos, P. C.; Dean D. R.; Hu, Y.; Ribbe, M. W.: Chem. Rev.2004,
104, 1159-1173.
Neil A.Campbell: Biologie. Spektrum 1997
M.T. Madigan. Brock. Mikrobiologie. Spektrum 2000
L. Stryer. Biochemie. 4. Aufl. Spektrum1996
Hans G. Schlegel. Allgemeine Mikrobiologie. 7. Aufl. Thieme 1992
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