[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki25\/2021\/10\/28\/lithotrop-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki25\/2021\/10\/28\/lithotrop-wikipedia\/","headline":"Lithotrop \u2013 Wikipedia","name":"Lithotrop \u2013 Wikipedia","description":"before-content-x4 Organismus, der anorganisches Substrat verwendet, um reduzierende \u00c4quivalente zur Verwendung in der Biosynthese zu erhalten Lithotrophie sind eine vielf\u00e4ltige","datePublished":"2021-10-28","dateModified":"2021-10-28","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki25\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki25\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":100,"height":100},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki25\/2021\/10\/28\/lithotrop-wikipedia\/","wordCount":8549,"articleBody":"     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});before-content-x4Organismus, der anorganisches Substrat verwendet, um reduzierende \u00c4quivalente zur Verwendung in der Biosynthese zu erhalten  Lithotrophie sind eine vielf\u00e4ltige Gruppe von Organismen, die ein anorganisches Substrat (normalerweise mineralischen Ursprungs) verwenden, um reduzierende \u00c4quivalente zur Verwendung in der Biosynthese (zB Kohlendioxidfixierung) oder Energieeinsparung (zB ATP-Produktion) durch aerobe oder anaerobe Atmung zu erhalten.[1]  W\u00e4hrend Lithotrophe im weiteren Sinne photolithotrophe wie Pflanzen umfassen, sind Chemolithotrophe ausschlie\u00dflich Mikroorganismen;  keine bekannte Makrofauna besitzt die F\u00e4higkeit, anorganische Verbindungen als Elektronenquellen zu nutzen.  Makrofauna und Lithotrophe k\u00f6nnen symbiotische Beziehungen eingehen, in diesem Fall werden die Lithotrophen als “prokaryontische Symbionten” bezeichnet.  Ein Beispiel hierf\u00fcr sind chemolithotrophe Bakterien in Riesenr\u00f6hrenw\u00fcrmern oder Plastiden, bei denen es sich um Organellen in Pflanzenzellen handelt, die sich m\u00f6glicherweise aus photolithotrophen Cyanobakterien-\u00e4hnlichen Organismen entwickelt haben.  Chemolithotrophe geh\u00f6ren zu den Dom\u00e4nen Bakterien und Archaea.  Der Begriff \u201elithotroph\u201c wurde aus den griechischen Begriffen \u201elithos\u201c (Felsen) und \u201etroph\u201c (Verbraucher) gebildet, was \u201eFelsfresser\u201c bedeutet.  Viele, aber nicht alle Lithoautotrophen sind Extremophile.Im Gegensatz zu einem Lithotrophen ist ein Organotropher ein Organismus, der seine Reduktionsmittel aus dem Abbau organischer Verbindungen bezieht.Table of Contents  Geschichte[edit]Biochemie[edit]Chemolithotrophen[edit]Lebensraum von Chemolithotrophen[edit]\u00dcbersicht \u00fcber den Stoffwechselprozess[edit]Photolithotrophen[edit]Lithoheterotrophe versus Lithoautotrophe[edit]Chemolithotrophe versus Photolithotrophe[edit]Geologische Bedeutung[edit]Bodenformation[edit]Biogeochemischer Kreislauf[edit]S\u00e4ureminenabfluss[edit]Astrobiologie[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Externe Links[edit]Geschichte[edit]Der Begriff wurde 1946 von Lwoff und Mitarbeitern vorgeschlagen.[2]Biochemie[edit]Lithotrophe verbrauchen reduzierte anorganische Verbindungen (Elektronendonatoren).Chemolithotrophen[edit]Ein Chemolithotropher (benannt nach dem Prozess der Chemolithotrophie) ist in der Lage, anorganische reduzierte Verbindungen in seinen energieerzeugenden Reaktionen zu verwenden.[3]: 155[4] Dieser Prozess wird durch Oxidation und ATP-Synthese erreicht.  Die meisten Chemolithotrophen sind Chemolithoautotrophen, die Kohlendioxid (CO .) binden k\u00f6nnen2) durch den Calvin-Zyklus, einen Stoffwechselweg, bei dem CO2 wird in Glukose umgewandelt.[5]    Diese Gruppe von Organismen umfasst Schwefeloxidationsmittel, nitrifizierende Bakterien, Eisenoxidationsmittel und Wasserstoffoxidationsmittel.Der Begriff “Chemolithotrophie” bezieht sich auf die Energieaufnahme einer Zelle durch die Oxidation anorganischer Verbindungen, auch bekannt als Elektronendonatoren.  Es wird angenommen, dass diese Form des Stoffwechsels nur bei Prokaryoten vorkommt und wurde zuerst vom Mikrobiologen Sergei Winogradsky charakterisiert.[6]  Lebensraum von Chemolithotrophen[edit]Das \u00dcberleben dieser Bakterien h\u00e4ngt von den physikalisch-chemischen Bedingungen ihrer Umgebung ab.  Obwohl sie auf bestimmte Faktoren wie die Qualit\u00e4t des anorganischen Substrats empfindlich reagieren, k\u00f6nnen sie unter einigen der unwirtlichsten Bedingungen der Welt gedeihen, wie z. B. Temperaturen \u00fcber 110 Grad Celsius und unter 2 pH.[7]    Die wichtigste Voraussetzung f\u00fcr chemolithotropes Leben ist eine reichhaltige Quelle an anorganischen Verbindungen,[8]  die einen geeigneten Elektronendonor mit relativ schwachen Bindungen bereitstellen oder die chemische Energie von O . freisetzen k\u00f6nnen2[9]  um CO . zu fixieren2 und produzieren die Energie, die der Mikroorganismus zum \u00dcberleben ben\u00f6tigt.  Da die Chemosynthese ohne Sonnenlicht stattfinden kann, sind diese Organismen haupts\u00e4chlich in der N\u00e4he von hydrothermalen Quellen und anderen Orten mit hohem anorganischem Substratgehalt zu finden.Die aus der anorganischen Oxidation gewonnene Energie variiert je nach Substrat und Reaktion.  Zum Beispiel die Oxidation von Schwefelwasserstoff zu elementarem Schwefel durch \u00bdO2 produziert weit weniger Energie (50 kcal\/mol oder 210 kJ\/mol) als die Oxidation von elementarem Schwefel zu Sulfat (150 kcal\/mol oder 627 kJ\/mol) durch 3\/2 O2,[10]  was auf den ersten Prozess zur\u00fcckgef\u00fchrt werden kann, der die Energie von dreimal weniger O . freisetzt2.  Die Mehrheit der Lithotrophen bindet Kohlendioxid durch den Calvin-Zyklus, einen energetisch aufwendigen Prozess.[5]    Bei einigen niederenergetischen Substraten wie Eisen(II) m\u00fcssen die Zellen gro\u00dfe Mengen an anorganischem Substrat durchdringen, um nur eine kleine Energiemenge zu erhalten.  Das macht ihren Stoffwechsel an vielen Stellen ineffizient und hindert sie am Gedeihen.[11]\u00dcbersicht \u00fcber den Stoffwechselprozess[edit]Die Arten anorganischer Substrate, die diese Mikroorganismen zur Energieerzeugung nutzen k\u00f6nnen, sind recht unterschiedlich.  Schwefel ist eines von vielen anorganischen Substraten, die in unterschiedlichen reduzierten Formen verwendet werden k\u00f6nnen, abh\u00e4ngig von dem spezifischen biochemischen Verfahren, das ein Lithotrop verwendet.[12]  Die am besten dokumentierten Chemolithotrophen sind aerobe Respiratoren, was bedeutet, dass sie Sauerstoff in ihrem Stoffwechselprozess verwenden.  Die relativ schwache, energiereiche Doppelbindung von O2[9]  macht es ideal f\u00fcr den Einsatz als hochenergetischer terminaler Elektronenakzeptor (TEA).[13]  Die Liste dieser Mikroorganismen, die anaerobe Atmung verwenden, w\u00e4chst jedoch.  Das Herzst\u00fcck dieses Stoffwechselprozesses ist ein Elektronentransportsystem, das dem von Chemoorganotrophen \u00e4hnelt.  Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Mikroorganismen besteht darin, dass Chemolithotrophe Elektronen direkt an die Elektronentransportkette liefern, w\u00e4hrend Chemoorganotrophe ihre eigene zellul\u00e4re Reduktionskraft durch Oxidation reduzierter organischer Verbindungen erzeugen m\u00fcssen.  Chemolithotrophe umgehen dies, indem sie ihre Reduktionskraft direkt aus dem anorganischen Substrat oder durch die umgekehrte Elektronentransportreaktion beziehen.[14]  Bestimmte spezialisierte chemolithotrophe Bakterien verwenden verschiedene Derivate des Sox-Systems;  ein zentraler Weg, der spezifisch f\u00fcr die Schwefeloxidation ist.[12]  Dieser uralte und einzigartige Weg veranschaulicht die Kraft, die Chemolithotrophe entwickelt haben, um anorganische Substrate wie Schwefel zu nutzen.Bei Chemolithotrophen werden die Verbindungen – die Elektronendonatoren – in der Zelle oxidiert und die Elektronen in Atmungsketten geleitet, wodurch schlie\u00dflich ATP entsteht.  Der Elektronenakzeptor kann Sauerstoff sein (in aeroben Bakterien), aber eine Vielzahl anderer organischer und anorganischer Elektronenakzeptoren werden auch von verschiedenen Spezies verwendet.  Aerobe Bakterien wie die nitrifizierenden Bakterien, Nitrobacter, verwenden Sauerstoff, um Nitrit zu Nitrat zu oxidieren.[13]  Einige Lithotrophe produzieren organische Verbindungen aus Kohlendioxid in einem Prozess, der Chemosynthese genannt wird, \u00e4hnlich wie Pflanzen bei der Photosynthese.  Pflanzen verwenden Energie aus Sonnenlicht, um die Kohlendioxidfixierung voranzutreiben, da sowohl Wasser als auch Kohlendioxid energiearm sind.  Im Gegensatz dazu sind die Wasserstoffverbindungen (und oft O2), die in der Chemosynthese verwendet werden, haben einen h\u00f6heren Energiegehalt, sodass die Chemosynthese in Abwesenheit von Sonnenlicht (z. B. um eine hydrothermale Quelle) erfolgen kann.  \u00d6kosysteme entstehen in und um hydrothermale Quellen, da die F\u00fclle an anorganischen Substanzen, n\u00e4mlich Wasserstoff, st\u00e4ndig \u00fcber Magma in Taschen unter dem Meeresboden zugef\u00fchrt wird.[15]    Andere Lithotrophe sind in der Lage, anorganische Substanzen, zB Eisen(II)-Eisen, Schwefelwasserstoff, elementaren Schwefel, Thiosulfat oder Ammoniak, f\u00fcr einen Teil oder den gesamten Elektronenbedarf direkt zu verwenden.[16][17][18][19][20]Hier sind einige Beispiele f\u00fcr chemolithotrophe Wege, von denen jeder k\u00f6nnen als Elektronenakzeptoren Sauerstoff oder Nitrat verwenden:Photolithotrophen[edit]Photolithotrophe Pflanzen wie Pflanzen gewinnen Energie aus Licht und verwenden daher anorganische Elektronendonatoren wie Wasser nur, um biosynthetische Reaktionen zu befeuern (zB Kohlendioxidfixierung in Lithoautotrophen).Lithoheterotrophe versus Lithoautotrophe[edit]Lithotrophe Bakterien k\u00f6nnen ihre anorganische Energiequelle nat\u00fcrlich nicht als Kohlenstoffquelle f\u00fcr die Synthese ihrer Zellen nutzen.  Sie w\u00e4hlen eine von drei M\u00f6glichkeiten:Lithoheterotrophe k\u00f6nnen Kohlendioxid nicht binden und m\u00fcssen zus\u00e4tzliche organische Verbindungen verbrauchen, um sie auseinander zu brechen und ihren Kohlenstoff zu nutzen.  Nur wenige Bakterien sind vollst\u00e4ndig lithoheterotrop.Lithoautotrophe sind in der Lage, Kohlendioxid aus der Luft als Kohlenstoffquelle zu nutzen, genau wie Pflanzen.Mixotrophe werden organisches Material aufnehmen und verwenden, um ihre Kohlendioxid-Fixierungsquelle (Mischung zwischen Autotrophie und Heterotrophie) zu erg\u00e4nzen.  Viele Lithotrophe werden in Bezug auf ihren C-Stoffwechsel als mixotropher bezeichnet.Chemolithotrophe versus Photolithotrophe[edit]Zus\u00e4tzlich zu dieser Aufteilung unterscheiden sich Lithotrophe in der anf\u00e4nglichen Energiequelle, die die ATP-Produktion einleitet:Chemolithotrophe verwenden die oben genannten anorganischen Verbindungen zur aeroben oder anaeroben Atmung.  Die durch die Oxidation dieser Verbindungen erzeugte Energie reicht f\u00fcr die ATP-Produktion aus.  Ein Teil der von den anorganischen Donoren abgeleiteten Elektronen muss auch in die Biosynthese geleitet werden.  Meist muss zus\u00e4tzliche Energie investiert werden, um diese reduzierenden \u00c4quivalente in die ben\u00f6tigten Formen und Redoxpotentiale (meist NADH oder NADPH) umzuwandeln, was durch umgekehrte Elektronentransferreaktionen erfolgt.Photolithotrophe nutzen Licht als Energiequelle.  Diese Organismen sind photosynthetische;  Beispiele f\u00fcr photolithotrophe Bakterien sind Purpurbakterien (zB Chromatiaceae), Gr\u00fcnbakterien (Chlorobiaceae und Chloroflexi) und Cyanobakterien.  Lila und gr\u00fcne Bakterien oxidieren Sulfid, Schwefel, Sulfit, Eisen oder Wasserstoff.  Cyanobakterien und Pflanzen extrahieren reduzierende \u00c4quivalente aus Wasser, dh sie oxidieren Wasser zu Sauerstoff.  Die von den Elektronendonatoren gewonnenen Elektronen werden nicht f\u00fcr die ATP-Produktion verwendet (solange Licht vorhanden ist);  sie werden in biosynthetischen Reaktionen verwendet.  Einige Photolithotrophen gehen im Dunkeln in den chemolithotrophen Stoffwechsel \u00fcber.Geologische Bedeutung[edit]Lithotrophe sind an vielen geologischen Prozessen beteiligt, wie der Bodenbildung und dem biogeochemischen Kreislauf von Kohlenstoff, Stickstoff und anderen Elementen.  Lithotrophe werden auch mit dem modernen Problem der sauren Minenentw\u00e4sserung in Verbindung gebracht.  Lithotrophe k\u00f6nnen in einer Vielzahl von Umgebungen vorkommen, einschlie\u00dflich tiefer terrestrischer Untergr\u00fcnde, B\u00f6den, Minen und in Endolithgemeinschaften.[27]Bodenformation[edit]Ein prim\u00e4res Beispiel f\u00fcr Lithotrophe, die zur Bodenbildung beitragen, sind Cyanobakterien.  Bei dieser Bakteriengruppe handelt es sich um stickstofffixierende Photolithotrophe, die in der Lage sind, Energie aus Sonnenlicht und anorganische N\u00e4hrstoffe aus Gesteinen als Reduktionsmittel zu nutzen.[27]  Diese F\u00e4higkeit erm\u00f6glicht ihr Wachstum und ihre Entwicklung auf nativem, oligotrophem Gestein und hilft bei der anschlie\u00dfenden Ablagerung ihrer organischen Substanz (N\u00e4hrstoffe) f\u00fcr die Besiedelung anderer Organismen.[28]  Die Kolonisation kann den Prozess des Abbaus organischer Verbindungen einleiten: ein Hauptfaktor f\u00fcr die Bodengenese.  Ein solcher Mechanismus wurde als Teil der fr\u00fchen evolution\u00e4ren Prozesse zugeschrieben, die dazu beigetragen haben, die biologische Erde zu formen.Biogeochemischer Kreislauf[edit]Der biogeochemische Kreislauf von Elementen ist ein wesentlicher Bestandteil von Lithotrophen in mikrobiellen Umgebungen.  Im Kohlenstoffkreislauf gibt es beispielsweise bestimmte als photolithoautotrophe Bakterien klassifizierte Bakterien, die aus atmosph\u00e4rischem Kohlendioxid organischen Kohlenstoff erzeugen.  Bestimmte chemolithoautotrophe Bakterien k\u00f6nnen auch organischen Kohlenstoff produzieren, einige sogar ohne Licht.[28]  \u00c4hnlich wie Pflanzen stellen diese Mikroben eine verwertbare Energieform f\u00fcr Organismen zur Verf\u00fcgung.  Im Gegenteil, es gibt Lithotrophe, die fermentieren k\u00f6nnen, was bedeutet, dass sie organischen Kohlenstoff in eine andere nutzbare Form umwandeln k\u00f6nnen.[29]  Lithotrophe spielen eine wichtige Rolle im biologischen Aspekt des Eisenkreislaufs.  Diese Organismen k\u00f6nnen Eisen entweder als Elektronendonor, Fe(II) –> Fe(III) oder als Elektronenakzeptor, Fe(III) –> Fe(II) verwenden.[30]  Ein weiteres Beispiel ist der Stickstoffkreislauf.  Viele lithotrophe Bakterien spielen eine Rolle bei der Reduktion von anorganischem Stickstoff (Stickstoffgas) zu organischem Stickstoff (Ammonium) in einem als Stickstofffixierung bezeichneten Prozess.[28]  Ebenso gibt es viele lithotrophe Bakterien, die in einem Prozess namens Denitrifikation auch Ammonium in Stickstoffgas umwandeln.[27]  Kohlenstoff und Stickstoff sind wichtige N\u00e4hrstoffe, die f\u00fcr Stoffwechselprozesse unerl\u00e4sslich sind und manchmal der limitierende Faktor sein k\u00f6nnen, der das Wachstum und die Entwicklung von Organismen beeinflusst.  Daher spielen Lithotrophe eine Schl\u00fcsselrolle bei der Bereitstellung und Entfernung dieser wichtigen Ressource.S\u00e4ureminenabfluss[edit]Lithotrophe Mikroben sind f\u00fcr das Ph\u00e4nomen verantwortlich, das als saure Minendrainage bekannt ist.  Dieser Prozess findet typischerweise in Bergbaugebieten statt und betrifft den aktiven Stoffwechsel von Pyrit und anderen reduzierten Schwefelkomponenten zu Sulfat unter Verwendung von energiereichem Sauerstoff.[9]  Ein Beispiel ist die acidophile Bakteriengattung, A. Ferrooxidane, die Eisen(II)-sulfid (FeS2) und Sauerstoff (O2) um Schwefels\u00e4ure zu erzeugen.[29]  Das saure Produkt dieser speziellen Lithotrophe kann aus dem Abbaugebiet \u00fcber Wasserabfluss abflie\u00dfen und in die Umwelt gelangen.Die saure Grubenentw\u00e4sserung ver\u00e4ndert drastisch den S\u00e4uregehalt (pH-Werte von 2 – 3) und die Chemie von Grundwasser und B\u00e4chen und kann Pflanzen- und Tierpopulationen stromabw\u00e4rts von Abbaugebieten gef\u00e4hrden.[29]  Aktivit\u00e4ten \u00e4hnlich der sauren Grubenentw\u00e4sserung, jedoch in viel geringerem Umfang, finden sich auch in nat\u00fcrlichen Bedingungen wie den felsigen Gletscherbetten, in B\u00f6den und Schutt, an steinernen Denkm\u00e4lern und Geb\u00e4uden und im tiefen Untergrund.Astrobiologie[edit]Es wurde vermutet, dass Biomineralien wichtige Indikatoren f\u00fcr au\u00dferirdisches Leben sein k\u00f6nnten und somit eine wichtige Rolle bei der Suche nach vergangenem oder gegenw\u00e4rtigem Leben auf dem Planeten Mars spielen k\u00f6nnten.[4]    Dar\u00fcber hinaus wird angenommen, dass organische Komponenten (Biosignaturen), die oft mit Biomineralien in Verbindung gebracht werden, eine entscheidende Rolle sowohl bei pr\u00e4biotischen als auch bei biotischen Reaktionen spielen.[31]Am 24. Januar 2014 berichtete die NASA, dass aktuelle Studien der Neugier und Gelegenheit Rover auf dem Mars werden nun nach Beweisen f\u00fcr antikes Leben suchen, einschlie\u00dflich einer Biosph\u00e4re, die auf autotrophen, chemotrophen und\/oder chemolithoautotrophen Mikroorganismen basiert, sowie nach altem Wasser, einschlie\u00dflich fluvio-lakustrinischer Umgebungen (Ebenen, die mit alten Fl\u00fcssen oder Seen in Verbindung stehen), die m\u00f6glicherweise bewohnbar gewesen.[32][33][34][35]  Die Suche nach Beweisen f\u00fcr Bewohnbarkeit, Taphonomie (im Zusammenhang mit Fossilien) und organischem Kohlenstoff auf dem Planeten Mars ist jetzt ein Hauptziel der NASA.[32][33]Siehe auch[edit]Verweise[edit]^ Zwolinski, Michele D.”Lithotrop Archiviert 24.08.2013 bei der Wayback Machine.”  Weber Landesuniversit\u00e4t.  P.  1-2.^ Lwoff, A., CB van Niel, PJ Ryan und EL Tatum (1946).  Nomenklatur der Ern\u00e4hrungstypen von Mikroorganismen. 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