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Vorlesung Grundlagen der Umweltmikrobiologie. Rainer U. Meckenstock Lehrstuhl für Grundwasserökologie (WZW) und Helmholtz-Zentrum München Institut für Grundwasserökologie Tel: 089 3187 2561 rainer.meckenstock@helmholtz-muenchen.de. Empfohlene Literatur.

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Presentation Transcript
vorlesung grundlagen der umweltmikrobiologie

Vorlesung Grundlagen der Umweltmikrobiologie

Rainer U. Meckenstock

Lehrstuhl für Grundwasserökologie (WZW)

und

Helmholtz-Zentrum München

Institut für Grundwasserökologie

Tel: 089 3187 2561

rainer.meckenstock@helmholtz-muenchen.de

empfohlene literatur
Empfohlene Literatur
  • Fuchs: Allgemeine Mikrobiologie (Thieme)
  • Dixon: Der Pilz der John F. Kennedy zum Präsidenten machte (Spektrum)
  • Lengeler: Biology of the Prokaryotes (Thieme)
was m ssen wir ber die mikroorganismen in der umwelt berhaupt wissen

Was müssen wir über die Mikroorganismen in der Umwelt überhaupt wissen?

Sie wollen im Landesamt für Umweltschutz einen Mikrobiologen zur Bewertung von Grundwasser (sauber und kontaminiert) einstellen.

Frage:

Welches Wissen muss der ideale Kandidat mitbringen um das leisten zu können?

organismus des tages desulfovibrio desulfuricans
Organismus des TagesDesulfovibrio desulfuricans
  • Abteilung: Proteobacteria
  • Klasse: Deltaproteobacteria
  • Ordnung: Desulfovibrionales
  • Familie: Desulfovibrionaceae
  • Gattung: Desulfovibrio
  • Art: Desulfovibrio desulfuricans
slide6

The uncultured majority

13

9

1205

4

n = published species

1367

220

  • Black: 12 original Phyla (Woese 1987)many pure cultures
  • White: 14 new phyla since 1987some isolates
  • Gray: 26 candidate phylano isolates

8

1808

91

  • What are they all doing ?

11

24

25

Rappé & Giovannoni (Annu Rev Microbiol, 2003)Keller & Zengler (Nat Rev Microbiol, 2004)

frage wie funktioniert eigentlich atmung oder g rung

Frage: Wie funktioniert eigentlich Atmung oder Gärung?

Wie gewinne ich prinzipiell Energie?

Welches sind die energetisch wichtigen Reaktionen, die einem Mikroorganismus erlauben einen Protonengradienten aufzubauen?

generelles prinzip der energiegewinnung

Generelles Prinzip der Energiegewinnung

Substrat ox

Substrat red

H

Produkt ox

Produkt red

Reduzierender Ast

Oxidierender Ast

beispiel glukose und sauerstoff

Beispiel Glukose und Sauerstoff

O2

Glc

ADP + Pi

ADP + Pi

H

ATP

ATP

CO2

H2O

beispiel glukoseverg rung

Beispiel Glukosevergärung

CH3COOH

Glc

ADP + Pi

H

ATP

CH3COOH + CO2

H2 + Butyrat

beispiel eisensulfid und sauerstoff

Beispiel Eisensulfid und Sauerstoff

O2

FeS

ADP + Pi

H

ATP

SO42- + Fe(OH)3

H2O

st chiometrie aerob

Stöchiometrie aerob?

Erstellen sie bitte kurz die Redoxgleichung für die Oxidation von Glucose mit Sauerstoff.

C6H12O6 + O2↔ CO2 +

st chiometrie aerob1

Stöchiometrie aerob?

Erstellen sie bitte kurz die Redoxgleichung für die Oxidation von Glucose mit Sauerstoff.

C6H12O6 + 6 O2↔ 6 CO2 + 6 H2O

C6H12O6 + 6 H2O↔ 6 CO2 + 24 e- + 24 H+ oxidativ

O2 + 4 e- + 4 H+ ↔ 2 H2O / x 6 reduktiv

6 O2 + 24 e- + 24 H+ ↔ 12 H2O

C6H12O6 + 6 O2 ↔ 6 CO2 + 6 H2O oxidativ plus reduktiv

Sehr vereinfacht wird die Erstellung der Gleichungen durch die Aufteilung in die oxidative und in die reduktive Partialgleichung

st chiometrie anaerobe sulfatreduktion

Stöchiometrie anaerobe Sulfatreduktion?

Erstellen sie bitte kurz die Redoxgleichung für die Oxidation von Glucose mit Sulfat.

C6H12O6 + SO42-↔ X + Y

st chiometrie anaerobe sulfatreduktion1

Stöchiometrie anaerobe Sulfatreduktion?

Erstellen sie bitte kurz die Redoxgleichung für die Oxidation von Glucose mit Sulfat.

C6H12O6 + SO42-↔ X + Y

1) C6H12O6 + 6 H2O↔ 6 CO2 + 24 e- + 24 H+

2) SO42- + 8 e- + 10 H+ ↔ H2S + 4 H2O / x 3

3) 3 SO42- + 24 e- + 30 H+ ↔ 3 H2S + 12 H2O

4) C6H12O6 + 3 SO42- + 6 H+ ↔ 6 CO2 + 3 H2S + 6 H2O

5) 6 CO2 + 6 H2O ↔ 6 HCO3- + 6 H+

6) 3 H2S + 3 H2O ↔ 3 HS- + 3 H+

7) C6H12O6 + 3 SO42- ↔ 6 HCO3- + 3 HS- + 3 H+

wof r ist das gut beispiel einer elektronenbilanz f r einen neuen stoffwechselweg

Wir haben eine neue Anreicherungskultur isoliert, die Benzol anaerob mit Sulfat als Elektronenakzeptor abbauen kann.

  • Wird das Benzol vollständig zu CO2 oxidiert? Benzol ca. 500 µM, Sulfat ca. 1,5 mM

Wofür ist das gut? Beispiel einer Elektronenbilanz für einen neuen Stoffwechselweg

wof r ist das gut beispiel einer elektronenbilanz f r einen grundwasserschaden

Wofür ist das gut? Beispiel einer Elektronenbilanz für einen Grundwasserschaden

  • Ist genügend Elektronenakzeptor im Grundwasser um einen Stoff abzubauen?
    • O Berechnen sie die Konzentration von Benzol, die man maximal mit einer durchschnittlichen Sulfatkonzentration im Grundwasser von 150 µM SO42- abbauen kann.
hausaufgabe
Hausaufgabe
  • Erstellen sie eine Prüfungsfrage über die letzte Stunde
    • Anspruchsvoll aber nicht zu schwer
    • Was war ihnen am wichtigsten