Chemosynthese - Aufgaben und Übungen

Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

1) Die meisten (grünen) Pflanzen können mit Hilfe der Photosynthese aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Glucose erzeugen. Daneben gibt es Organismen (Bakterien), die Energie mit Hilfe der Chemosynthese erzeugen. Wie lauft das ab?

a) Diese Organismen oxidieren energiereiche anorganische Stickstoff- oder Schwefelverbindungen. Die freigesetzte Energie wird in Form von ATP bzw. NADH/H+ gespeichert (universeller Energieträger im Organismus).

b) Die Chemosynthese ist ein anderes Wort für Photosynthese. Beide Fachbegriffe bezeichnen den gleichen Vorgang, nämlich die Bildung von Glucose aus Kohlenstoffdioxid und Wasser

2) Mit Hilfe der Chemosynthese wird also nur Energie freigesetzt, die anschließend in ATP bzw. NADH/H+ gespeichert wird?

a) Im ersten Schritt werden die Schwefel/Stickstoff-Verbindungen oxidiert und die freigesetzte Energie zum Aufbau von ATP und NADH/H+ genutzt. Anschließend wird das ATP und NADH/H+ dazu verwendet, Glucose abzubauen (in Kohlenstoffdioxid und Wasser)

b) Im ersten Schritt werden die Schwefel/Stickstoff-Verbindungen oxidiert und die freigesetzte Energie zum Aufbau von ATP und NADH/H+ genutzt. Anschließend wird das ATP bzw. NADH/H+ verwendet, um im sogenannten Calvinzyklus (der wie bei den Pflanzen abläuft) aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Glucose zu bilden. Beispiel für einen solchen Organismus ist der Thiobacillus

3) Betrachten wir uns als Beispiel "Stickstoff oxidierende Bakterien". Welche Reaktion läuft dabei ab?

a) 2NH4+ + 3O2 => 2NO3- + 2H2O

b) 2NH4+ + 3O2 => 2NO2- + 2H2O + 4H+ und 2NO2- + O2 => 2NO3-

4) Wie viel "Energie" kann bei der Oxidation der (richtigen) Reaktion auf Aufgabe 3 freigesetzt werden?

a) Die Energie, die bei der Oxidation von Ammoniumverbindungen freigesetzt werden kann, ist relativ groß und beträgt gut 700 kJ/mol

b) Die Energie, die bei der Oxidation von Ammoniumverbindungen freigesetzt werden kann, ist relativ klein und beträgt nur gut 70 kJ/mol

5) Betrachten wir uns als Beispiel "Schwefel oxidierende Bakterien". Welche Reaktion läuft dabei ab?

a) 2H2S + O2 => 2SO2

b) 2H2S + O2 => 2S + 2H2O und 2S + 2H2O + O2 => 2SO42- + 4H+

6) Wie viel "Energie" kann bei der Oxidation der (richtigen) Reaktion auf Aufgabe 5 freigesetzt werden?

a) Die Energie, die bei der Oxidation von Schwefelverbindungen freigesetzt werden kann, ist relativ groß und beträgt gut 1.400 kJ/mol

b) Die Energie, die bei der Oxidation von Schwefelverbindungen freigesetzt werden kann, ist relativ klein und beträgt nur gut 140 kJ/mol

7) Woher erhalten die Schwefel bzw. Stickstoffoxidierenden Bakterien die Ausgangsmaterialien, um die Chemosynthese im Organismus zu ermöglichen?

a) Der Schwefelwasserstoff entsteht aus Fäulnisprozessen und Ammoniak wird bei der Zersetzung von Eiweißen (abgestorbenes organisches Material) freigesetzt.

b) Die Ausgangsmaterialien stammen aus anorganischen Verbindungen aus Gesteinen (z.B. Pyrit FeS), die im Bakterien in die einzelnen Bestandteile aufgelöst werden

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