2 Fragen zu Stickstofffixierung

Die Stickstofffixierung ist ein biologischer Prozess, bei dem Stickstoffgas (N₂) aus der Atmosphäre in eine biologisch verfügbare Form umgewandelt wird. Nitrifizierende Bakterien sind jedoch nicht direkt an der Stickstofffixierung beteiligt, sondern an der Nitrifikation, einem Prozess, der Stickstoffverbindungen im Boden umwandelt. Hier ist der Ablauf beider Prozesse: ### Stickstofffixierung 1. **Mikroben**: Bestimmte Bakterien, wie Rhizobien, die in Symbiose mit Leguminosen leben, oder Cyanobakterien, sind für die Stickstofffixierung verantwortlich. 2. **Enzymatische Umwandlung**: Diese Bakterien besitzen das Enzym Nitrogenase, das N₂ in Ammoniak (NH₃) umwandelt. 3. **Assimilation**: Das Ammoniak kann dann von Pflanzen aufgenommen werden oder weiter zu Ammonium (NH₄⁺) ionisiert werden. ### Nitrifikation 1. **Ammoniumoxidation**: Nitrifizierende Bakterien, wie Nitrosomonas, oxidieren Ammonium (NH₄⁺) zu Nitrit (NO₂⁻). 2. **Nitritoxidation**: Ein weiteres Bakterium, Nitrobacter, oxidiert Nitrit zu Nitrat (NO₃⁻). 3. **Verfügbarkeit für Pflanzen**: Nitrat ist die Form, die von Pflanzen am besten aufgenommen werden kann. ### Pflanzenaufnahme 1. **Wurzelaufnahme**: Pflanzen nehmen Nitrat (NO₃⁻) über ihre Wurzeln auf. 2. **Assimilation**: Im Pflanzengewebe wird Nitrat in Ammonium umgewandelt und dann in Aminosäuren und andere organische Verbindungen eingebaut, die für das Wachstum und die Entwicklung der Pflanze notwendig sind. Zusammengefasst: Die Stickstofffixierung erfolgt durch spezielle Bakterien, die N₂ in Ammoniak umwandeln, während nitrifizierende Bakterien Ammonium in Nitrat umwandeln, das dann von Pflanzen aufgenommen wird.

- Heterocysten sind spezialisierte Zellen, die in bestimmten Cyanobakterien vorkommen. - Sie dienen der Stickstofffixierung, indem sie molekularen Stickstoff (N₂) aus der Luft in eine biologisch verfügbare Form umwandeln. - Heterocysten bieten eine anaerobe Umgebung, die für die Stickstofffixierung notwendig ist, da der Prozess durch Sauerstoff gehemmt wird. - Sie sind oft größer als normale Zellen und haben eine dickere Zellwand, um den Sauerstoffaustausch zu regulieren. - Heterocysten ermöglichen es Cyanobakterien, in nährstoffarmen Umgebungen zu überleben und zu gedeihen.