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Vorlesung Grundlagen der Umweltmikrobiologie Rainer U. Meckenstock Lehrstuhl für Grundwasserökologie (WZW) und Helmholtz-Zentrum München Institut für Grundwasserökologie.

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Präsentation zum Thema: "Vorlesung Grundlagen der Umweltmikrobiologie Rainer U. Meckenstock Lehrstuhl für Grundwasserökologie (WZW) und Helmholtz-Zentrum München Institut für Grundwasserökologie."—  Präsentation transkript:

1 Vorlesung Grundlagen der Umweltmikrobiologie Rainer U. Meckenstock Lehrstuhl für Grundwasserökologie (WZW) und Helmholtz-Zentrum München Institut für Grundwasserökologie Tel:

2 Empfohlene Literatur Fuchs: Allgemeine Mikrobiologie (Thieme) Dixon: Der Pilz der John F. Kennedy zum Präsidenten machte (Spektrum) Lengeler: Biology of the Prokaryotes (Thieme)

3 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?

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5 Organismus des Tages Desulfovibrio desulfuricans Abteilung: ProteobacteriaAbteilungProteobacteria Klasse: DeltaproteobacteriaKlasseDeltaproteobacteria Ordnung: DesulfovibrionalesOrdnungDesulfovibrionales Familie: DesulfovibrionaceaeFamilieDesulfovibrionaceae Gattung: DesulfovibrioGattungDesulfovibrio Art: Desulfovibrio desulfuricansArt

6 The uncultured majority Black: 12 original Phyla (Woese 1987) many pure cultures White: 14 new phyla since 1987 some isolates Gray: 26 candidate phyla no isolates Rappé & Giovannoni (Annu Rev Microbiol, 2003) Keller & Zengler (Nat Rev Microbiol, 2004) What are they all doing ? n = published species

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8 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?

9 Generelles Prinzip der Energiegewinnung Substrat red Substrat ox Produkt oxProdukt red H Oxidierender Ast Reduzierender Ast

10 Beispiel Glukose und Sauerstoff Glc O2O2 CO 2 H2OH2O H ADP + P i ATP ADP + P i ATP

11 Beispiel Glukosevergärung Glc CH 3 COOH CH 3 COOH + CO 2 H 2 + Butyrat H ADP + P i ATP

12 Beispiel Eisensulfid und Sauerstoff FeS O2O2 SO Fe(OH) 3 H2OH2O H ADP + P i ATP

13 Stöchiometrie aerob? Erstellen sie bitte kurz die Redoxgleichung für die Oxidation von Glucose mit Sauerstoff. C 6 H 12 O 6 + O 2 CO 2 +

14 Stöchiometrie aerob? Erstellen sie bitte kurz die Redoxgleichung für die Oxidation von Glucose mit Sauerstoff. C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O C 6 H 12 O H 2 O 6 CO e H + oxidativ O e H + 2 H 2 O/ x 6reduktiv 6 O e H + 12 H 2 O C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 Ooxidativ plus reduktiv Sehr vereinfacht wird die Erstellung der Gleichungen durch die Aufteilung in die oxidative und in die reduktive Partialgleichung

15 Stöchiometrie anaerobe Sulfatreduktion? Erstellen sie bitte kurz die Redoxgleichung für die Oxidation von Glucose mit Sulfat. C 6 H 12 O 6 + SO 4 2- X + Y

16 Stöchiometrie anaerobe Sulfatreduktion? Erstellen sie bitte kurz die Redoxgleichung für die Oxidation von Glucose mit Sulfat. C 6 H 12 O 6 + SO 4 2- X + Y 1) C 6 H 12 O H 2 O 6 CO e H + 2) SO e H + H 2 S + 4 H 2 O/ x 3 3) 3 SO e H + 3 H 2 S + 12 H 2 O 4) C 6 H 12 O SO H + 6 CO H 2 S + 6 H 2 O 5) 6 CO H 2 O 6 HCO H + 6) 3 H 2 S + 3 H 2 O 3 HS H + 7) C 6 H 12 O SO HCO HS H +

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18 Wofür ist das gut? Beispiel einer Elektronenbilanz für einen neuen Stoffwechselweg Wir haben eine neue Anreicherungskultur isoliert, die Benzol anaerob mit Sulfat als Elektronenakzeptor abbauen kann. - Wird das Benzol vollständig zu CO 2 oxidiert? Benzol ca. 500 µM, Sulfat ca. 1,5 mM

19 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 SO 4 2- abbauen kann.

20 Hausaufgabe Erstellen sie eine Prüfungsfrage über die letzte Stunde –Anspruchsvoll aber nicht zu schwer –Was war ihnen am wichtigsten


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