Stoffwechsel bei Bakterien

Metabolismus in Bakterien

Die Lebensweise und damit der Stoffwechsel von Bakterien ist ebenfalls sehr unterschiedlich. Die Bakterien (Prokaryonten) haben einen eigenen Stoffwechsel, der sich in einigen Punkten erheblich vom Stoffwechsel eukaryontischer Zellen unterscheidet. Anaerober Atemzug Bei Sauerstoff-freien Verhältnissen, wie sie in den Ablagerungen von Gewässern oder in feuchtigkeitsbelasteten Erden auftreten, kommen oft Prokaryoten (Bakterien oder Archäen) vor, die ihre stoffwechselnde Energie aus der anaeroben Respiration schöpfen. Als Elektronenakzeptoren verwenden diese Prokaryoten Stickstoff, Sulfat, Karbonat oder Fe(III), weshalb diese Atmungsprozesse auch als Stickstoffatmung, Sulfatatatatatmung etc. bekannt sind.

Sie ist eine sehr altertümliche Art der Energieproduktion, die auf eine Zeit zurückgeht, in der es in der Luft nur noch spurenweise vorhandenen Luftsauerstoff gab. Diese Prokaryoten, wie das Bakterien E. coli, sind in der Regel in der Lage, die Fermentation unter aeroben Verhältnissen sowie unterschiedliche Arten der aeroben Beatmung auszuführen, je nachdem, ob es sich um entsprechende Elektronenakzeptoren wie z. B. Nitro - oder Fumarate handelt.

Allerdings hängt die Atmung davon ab, ob die jeweiligen Elektronenakzeptoren zur Verfügung stehen. Sie werden von E. coli z.B. in der Sequenz O2 > Citrat > Fumarate verwendet. Beim Denitrifizieren wird es in gasförmiges Lachgas (N2O) und molekularen N2 umgewandelt und an die Luft abgegeben. Dies ist besonders oft der Fall, wenn ein organisches Düngemittel und eine Nitratlösung auf feuchten Flächen eingesetzt werden.

Weil die Denitrifikanten (Pseudomonas denitrificans, Paracoccus denitrificans, Thiobacillus denitrificans, etc.) ausschließlich Atemwegsbakterien sind, bei denen die Atmung von Nitrat bei Vorhandensein von Luftsauerstoff als Elektronenakzeptor unmittelbar gehemmt wird, sorgt eine gute Bodenbelüftung für Entlastung. Nicht nur die Entstickung ist der einzig mögliche Prozess, bei dem im Biomatter eingebundener Wasserstoff in Molekularstickstoff umgewandelt und an die Luft abgegeben wird.

Entstickung und Ammoniakoxidation sind für den weltweiten Stickstoffzyklus von großer Wichtigkeit. Auf normal belüfteten und gut belüfteten Flächen ist die Nitratbildung das Hauptprodukt der Mineralisation. Das in Wasser gut lösliche Salpetersäure würde ohne Entstickung immer mehr auswaschen und sich schließlich in den Ozeanen anreichern. Bei einer anaeroben Ammoniakoxidation würde keine Zirkulation stattfinden und die Luft würde mehr und mehr Sauerstoff einbüßen.

Die Bedeutung der anaeroben Ammoniakoxidation für die Entwicklung der Pflanzenwelt auf dem Lande ist noch nicht abschätzbar.