Gedankensplitter –

Bodenstandsanzeiger ...

Teil 3 - Stickstoffkreislauf

 

Zur Erinnerung ...

Stickstoff ist Hauptbestandteil der Luft (sog. ‚Luftstickstoff’ N2).

Diesen ‚Luftstickstoff’ können Pflanzen aber nicht unmittelbar nutzen, sondern nur die ‚umgewandelte’ Salzform (= Ionenform):

  • Als Nitrat-Ion NO3- oder Ammoniumion NH4+.

-> Siehe hierzu auch: Teil 2 – Lebensnotwendig

 

BEGRIFFE:

Stickstofffixierung

= Bezeichnung für jede Umwandlung von molekularem Stickstoff (N2); wichtiger Teil des Stickstoffkreislaufs.

 

Ammoniumfixierung

= Bindung von positiv geladenen Ammoniumionen an negativ geladene Tonminerale.

- S. u.: Sorption und Ionenaustausch -

 

Und siehe dazu auch bei Wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/Stickstofffixierung etc.

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ÜBERSICHT

KREISLAUF:

Stickstoff -> Ammoniak -> Ammonium -> Nitrit -> Nitrat -> Stickstoff oder Stickoxid

... Umwandlung von Stickstoff zu Ammoniak ...

·       ... Ammoniak verbindet sich im Bodenwasser zu Ammonium und kann von Pflanzen aufgenommen werden oder sich an negativ geladene Sorptionskomplexe im Boden binden ...

·       ... Ammonium wird umgewandelt zu Nitrit ...

·       ... Nitrit wird umgewandelt zu Nitrat ...

·       ... Nitrat wird unter Luftabschluss reduziert zu molekularem Stickstoff (N2) oder zu Stickoxiden ...

 

Zum Stickstoffkreislauf gehören:

1. Mineralisierung

2. Nitrifikation

3. Denitrifikation

 

1. Mineralisierung

Zwei Phasen (mechanische Zerkleinerung, biochemische Zersetzung)

EXKURS:

Sorption und Ionenaustausch

 

Zum Weiterlesen – ZUSAMMENHÄNGE ...

Fäulnis und Mineralisierung

Indol, Skatol, Ammonium, Kohlendioxid, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff

Fäulnisbakterien, Säurebakterien, Schimmelpilzarten

 

Glutaminsäure-Synthese, Wurzelplastide und NADH, Chloroplasten der Blätter und Ferredoxin

Ammonium-Assimilation

Nitrat-Assimilation

 

Mineralisierer

 

2. Nitrifikation

Umwandlung von Ammonium- in Nitrat-Ionen

- Nitrosomas

- Nitrobacter

 

pH-Wert eines Bodens

Versauerung

 

3. Denitrifikation

Umwandlung von Nitrat zu molekularem Stickstoff oder zu Stickoxiden (unter Luftabschluss durch denitrifizierende Bakterien)

 

VERGLEICH:

Ammonium- und Nitrat-Ionen

Nitrat und Nitrit

 

NOCH EINMAL:

Nitrat-Assimilation

-> in der Pflanzenwurzel oder im Spross

-> Nitrat wird zu Nitrit und Ammonium reduziert

-> ... Asparagin und Glutamin werden synthetisiert

 

Ammonium-Assimilation

-> in den Plastiden (Zellorganellen der Pflanzen und Algen)

-> Stickstoff wird eingebaut in die Aminosäuren Glutamin und Glutaminsäure (Glutamat)

 

Zum Weiterlesen, Nachdenken ...

 

 

 

Zum Stickstoffkreislauf gehören:

1. Mineralisierung, 2. Nitrifikation und 3. Denitrifikation

 

 

1. Mineralisierung

 

„Mineralisierung: Zerlegung der Biomasse über Humus in ihre mineralischen Bestandteile.“1

 

[KREISLAUF:

Stickstoff -> Ammoniak -> Ammonium -> Nitrit -> Nitrat -> Stickstoff oder Stickoxid]

 

Mineralisierung ist die Umwandlung von Stickstoff aus organischen Verbindungen (z. B. aus dem Harnstoff der ‚Gülle’, bei der Zersetzung von Mist, Stroh, Ernterückständen oder anderen toten organischen Substanzen im Boden) in anorganische Verbindungen.

 

Diese Umwandlung bewirken ‚Kleinlebewesen’ (Mikroorganismen) im Boden.

 

[Organisch heißt (u. a.): ‚Der belebten Natur angehörend.’ [DUDEN]

 

Man unterscheidet zwei Phasen:

  • Mechanische Zerkleinerung und Verteilung der organischen Substanz im Boden (durch Regenwürmer, Hornmilben und Springschwänze).
  • Biochemische Zersetzung durch Pilze und Bakterien.

 

Zunächst entsteht Ammoniak (NH3).

Ammoniak verbindet sich im Bodenwasser zu Ammonium (NH4+).

  • Ammonium kann von Pflanzen aufgenommen werden oder sich an negativ geladene Sorptionskomplexe im Boden binden.

 

Die Stärke der Mineralisation ist abhängig vom Verhältnis Kohlenstoff zu Stickstoff (C:N-Verhältnis) in der organischen Masse und von der Durchlüftung, Erwärmung und Wasserversorgung des Bodens.

  • C:N-Verhältnis: Es sollte nicht mehr als 25:1 betragen, da sonst die Bodenbakterien nicht genug Stickstoff zum Aufbau ihres körpereigenen Eiweißes zur Verfügung haben. 

[Quelle: Agrarwirtschaft – Grundstufe Landwirt; BLV-Buchverlag; S. 177, 259, 279]

 

 

EXKURS -

Sorption und Ionenaustausch ...

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Sorption

... ist die Aufnahme bzw. Anlagerung von gasförmigen oder gelösten Stoffen durch Ionenbindung.

 

Im Boden werden die Ionen an der Oberfläche kleinster Bodenbestandteile (sog. Kolloide) gebunden. Im Boden sind dies v. a. Tonminerale und Humusteilchen als ‚Sorptionskomplexe’.

 

- S. a. Teil 1 – Humus, Humusbildung etc. –

 

Ionenaustausch

[Ionen sind elektrisch geladene Teilchen:

Anionen sind negativ geladen, Kationen positiv.]

 

V. a. Kationen werden an den Sorptionskomplexen zum Austausch festgehalten. Die wichtigsten sind:

  • Calcium Ca2+
  • Magnesium Mg2+
  • Kalium K+
  • Natrium Na+
  • Ammonium NH4+

 

WICHTIG:

Bei einer zunehmenden ‚Versauerung’ des Bodens (d. h. Rückgang des pH-Wertes) werden vermehrt Wasserstoff (H+)- und Aluminiumionen (Al3+) aufgenommen.

- S. u.: pH-Wert eines Bodens -

 

Anionen können nur in geringen Mengen im Boden gebunden werden, was zur Folge hat, dass sie auch leichter ausgewaschen werden.

Für Pflanzen wichtige Anionen sind z. B.:

  • Sulfat-, Nitrat- und Chlorionen.

 

Die Austauschkapazität eines Bodens ist die Gesamtmenge aller Ionen, die dieser binden kann. Sie ist umso größer, je mehr Sorptionskomplexe dieser enthält.

  • Die Menge und Art der im Boden gebundenen Ionen und der im Bodenwasser freien Ionen befinden sich im Gleichgewicht.
  • Ionenaustausch ist nötig, um dieses Gleichgewicht, das durch Düngung, Ionen-Auswaschung und Ionen-Aufnahme durch die Pflanzen verändert wird, wieder herzustellen.

 

 

 

Zum Weiterlesen –

ZUSAMMENHÄNGE ...

 

Fäulnis und Mineralisierung ...

 

Fäulnis ist der Abbau stickstoffhaltiger Substanzen durch bakterielle Enzyme (bes. der Abbau von Proteinen als sog. ‚Eiweißfäulnis’).

Endstufe der Fäulnis ist die Mineralisierung.

 

Beim Abbau stickstoffhaltiger Substanzen entwickeln sich z. T. stinkende Gase und Verbindungen mit teilweise hoher Giftwirkung.

 

-> Siehe dazu auch: Zum Nachdenken – Eiweißabbau (und Eiweißfäulnis ...)

 

Diese Verbindungen sind u. a.:

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Indol

(Benzopyrrol)

... entsteht aus (... von im Dünndarm) nicht resorbiertem Tryptophan durch Fäulnisbakterien im Dickdarm i. R. der sog. ‚Eiweißfäulnis’.

 

Indol ist Grundgerüst in Indigo und Indolalkaloiden (z. B. in Yohimbin und Reserpin).

 

Zur Erinnerung ...

Tryptophan ist eine essentielle Aminosäure und Ausgangssubstanz für die Biosynthese von Serotonin, Melatonin und Nicotinsäure. Der Abbau durch Kynureninase ist abhängig von Pyridoxalphosphat (PALP).

 

VORKOMMEN von Indol:

U. a. im Kot.

 

Yohimbin/Yohimbinsäure wirkt:

Gefäßerweiternd, blutdrucksenkend; als Sympatholytikum, Alpha-Rezeptoren-Blocker.

[Sympatholytika hemmen die Erregungsübertragung von den symphatischen Nervenendigungen auf die sympathischen Effektorzellen. Effektorzellen sind „immunkompetente Zellen, die während einer Immunantwort* die Effektorfunktionen des Immunsystems ausüben ...“ [Pschyrembel]

* Immunantwort ist die Bezeichnung für die immunologische Reaktion des Organismus, die nach Kontakt mit einem Antigen erfolgt (-> Bildung von Antikörpern oder Ausbildung einer Immuntoleranz).

-> Siehe dazu auch: Glossar – Leukozyten, Makrophagen; Zum Nachdenken – Blutgruppen, Kohlenhydratmalabsorption etc.

Alpha-Rezeptoren-Blocker sind Sympatholytika, die die Alpha-Rezeptoren an den Erfolgsorganen blockieren.]

 

-> Siehe dazu auch: Spurenelemente – Jod/Iod (ANHANG: Stoffwechselwirkungen etc.

 

Reserpin (Rauwolfiaalkaloid) wirkt:

Blutdrucksenkend (über Entspeicherung der Vesikel für Noradrenalin in noradrenergen Neuronen.

[... Die Aminogruppe bei Noradrenalin ist unmethyliert; die bei Adrenalin ist methyliert ...]

 

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Aminosäuren, ‚Wasser-Vitamine’ (Pyridoxin = Vitamin B6)); Glossar – Plexus (Sympathikus, Parasympathikus, Enterisches Nervensystem [Darmwandnervensystem], Schmerzleitung; Zum Nachdenken – Aspergillus, Ballaststoffe (... und Darmflora)

 

- Und s. u.: Glutaminsäure-Synthese -

 

Bitte weiterlesen bei Wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/Kynureninase

http://de.wikipedia.org/wiki/Kynurenin

 

„Der Indol-Baustein steckt u.a. in dem Hormon Melatonin (N-Acetyl-5-methoxytryptamin), im Neurotransmitter Serotonin (5-Hydroxytryptamin) sowie im Auxin Indol-3-essigsäure.“

[http://de.wikipedia.org/wiki/Indol]

 

Skatol

... entsteht als bakterielles Abbauprodukt von im Darm nicht resorbiertem Tryptophan i. R. der Eiweißfäulnis. Es ist u. a. für den Kotgeruch verantwortlich.

 

Bitte weiterlesen bei Wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/Skatol

http://en.wikipedia.org/wiki/Skatole

(Insect attractant, Safety etc.)

 

Ammoniak

NH3

 

... ist ein Zellgift, das beim Abbau von Aminosäuren entsteht.

 

Ammoniak (NH3) ist als Ammonium (NH4+) in Wasser leicht löslich.

  • „NH4+ kann in die Synthese von Glutaminsäure und Glutamin eingehen.“ [Pschyrembel] – S. u. –

 

„Insekten, Reptilien und Vögel verwenden die wasserunlösliche Harnsäure, die als Feststoff ausgeschieden wird (Uricotelie). ... Säugetiere sind dagegen in der Lage, Ammonium in der Leber über den Harnstoffzyklus* in ungiftigen und wasserlöslichen Harnstoff umzuwandeln (Ureotelie). Dieser kann dann über den Urin ausgeschieden werden.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Ammoniak]

- Bitte v. a. lesen: Biologische Bedeutung, Toxikologie -

 

* Zur Erinnerung ...

Harnstoffzyklus (auch: Ornithinzyklus, Arginin-Harnstoffzyklus):

Die Entgiftung erfolgt in den Mitochondrien und im Zytosol der Leberzellen. Hier wird Ammoniak durch Verknüpfung mit Kohlendioxid (CO2) in Harnstoff überführt. [Pschyrembel]

 

  • Harnstoff ist die Hauptausscheidungsform von Stickstoff.
  • Stickstoff ist Hauptbestandteil der Luft (78,1 Vol.%).

 

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Aminosäuren; Glossar – Puffersysteme; Zum Nachdenken – Hyperammonämie etc.;

http://de.wikipedia.org/wiki/Harnstoffzyklus

 

Kohlendioxid

CO2

 

VORKOMMEN:

- In der Luft.

- In Mineralien (z. B. als Carbonat).

- Als Endprodukt im Oxidationsstoffwechsel.

 

- Entsteht beim Verbrennen kohlenstoffhaltiger Verbindungen.

 

Kohlendioxid ist löslich in Wasser.

 

  • Pflanzen bestehen etwa zur Hälfte aus Kohlenstoff (C), den sie über ihre Blätter als Kohlendioxid (CO2) aufnehmen.

 

H2

H2 = Wasserstoffmolekül, molekularer Wasserstoff:

  • Leichtestes Gas, das in der Luft enthalten ist. [Pschyrembel]

 

Hierzu bitte weiterlesen bei Wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/Wasserstoff

(Biologische Bedeutung, Medizinische Bedeutung etc.)

 

-> Siehe dazu auch: Glossar – Puffersysteme, Redoxsystem etc.

 

  • „Bei der Photosynthese in Pflanzen und Bakterien wird der Wasserstoff aus dem Wasser dazu benötigt, das fixierte Kohlendioxid in Kohlenhydrate umzuwandeln.“ [Ebd.]

 

H2S

Schwefelwasserstoff (sog. ‚Kloakengas’):

Entsteht bei Eiweißfäulnis aus schwefelhaltigen Aminosäuren (Methionin, Cystein bzw. Cystin, Ornithin und Citrullin).

 

Bitte weiterlesen bei Wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/Schwefelwasserstoff

(Sicherheitshinweise, Physiologie, Funktion etc.)

 

-> Siehe dazu auch: Mineralstoffe – Schwefel

 

 

Hierzu bitte auch lesen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Exkretion (v. a. Abbauprodukte, Salze, Unverdautes, Nutzen für andere Organismen)

http://de.wikipedia.org/wiki/Naturstoff (Alkaloide, Biogene Amide)

 

 

Fäulnis- und Säurebakterien, Schimmelpilze ...

 

  • Fäulnisbakterien verhalten sich antagonistisch (gegensätzlich) zu Säurebakterien und Schimmelpilzarten.

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Fäulnisbakterien

Bauen Proteine ab. Hauptvertreter sind:

 

Aerobe Proteus- und Pseudomonasspecies

- Verbreitung Proteus: Häufig im Stuhl

- Verbreitung Pseudomonas: Boden- und Oberflächensaprophyten

  • Pseudomonas haben „wichtige Funktion bei der Remineralisierung organischer Substanzen; einige Species sind Lebensmittelverderber, echte Krankheitserreger und opportunistische Erreger.“ [Pschyrembel]

Aerobe Sporenbildner

Medizinisch relevant (‘opportunistischer Erreger’):

Bacillus subtilis (Heubazillus)

Apathogen sind:

Bacillus mesentericus (Kartoffelbazillus), Bacillus mycoides (Wurzelbazillus) u. a.

Anaerobe Sporenbildner:

Clostridium botulinum, histolyticum, putrificum, sporogenes

Verbreitung Clostridien:

- Boden, Straßen- und Hausstaub, Meer- und Süßwasser

- als apathogene Saprophyten

- im Darmtrakt von Mensch und Tier

 

[Pschyrembel 2007]

 

[Apathogen heißt: Keine Krankheiten hervorrufend.]

 

Säurebakterien

Vergären Kohlenhydrate.

 

Schimmelpilze

Sind saprophytäre* Pilze. Sie

„überziehen organische Substrate mit einem watte- bis mehlartigen, weißen oder farbigen sporulierenden Myzel [‚Röhrensystem’].“ [Pschyrembel]

 

Zu den Schimmelpilzen gehören:

- Köpfchenschimmel

- Gießkannenschimmel (Aspergillus)

- Pinselschimmel (Penicillium)

- Brotschimmel (Neurospora)

 

Schimmelpilze vermehren sich aerob bei genügender Luftfeuchtigkeit.

 

[* Saprophyten – zwei Formen:

Obligate Saprophyten leben ausschließlich auf toter Substanz.

Fakultative Saprophyten können auch parasitieren. (Pschyrembel)]

 

 

-> Siehe dazu auch: Mineralstoffe – Phosphor; Glossar – Gärung; Zum Nachdenken – Aspergillus, Ballaststoffe, Eiweißabbau, Mykotoxine etc.

 

  • „Die Anwesenheit von zur Mineralisierung fähigen Bakterien ist von großer Bedeutung für die Selbstreinigung von Gewässern. Im Boden sorgt die Mineralisierung dafür, dass lebenswichtige Elemente, wie Phosphor und Stickstoff von Pflanzen aufgenommen werden können und damit für den Erhalt der natürlichen Bodenfruchtbarkeit.“

[Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Mineralisierung]

 

 

Und zum Weiterlesen –

Glutaminsäure-Synthese ...

  •  „Als Elektronen-Donator für die Glutaminsäure-Synthese wird in den Wurzel-Plastiden NADH und in den Chloroplasten der Blätter Ferredoxin verwendet. Ammonium kann gleichzeitig über die Glutamat-Dehydrogenase assimiliert werden.“

[Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Assimilation_%28Biologie%29] Assimilation_(Biologie)

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BEDEUTUNG (MENSCH, PFLANZE):

 

Glutaminsäure

Ist Neurotransmitter und Vorstufe der Biosynthesen von GABA, Ornithin, Prolin, Hydroxyprolin und Baustein der Folsäure.

 

-> Siehe auch: Essen & Co. – ‚Wasser-Vitamine’; Glossar – GABA etc.

 

NADH

-> wird in den Wurzel-Plastiden verwendet

... ist reduziertes Nicotinsäureamid-adenin-dinucleotid und gehört zu den Pyridinnukleotid-Coenzymen.

 

Zur Erinnerung ...

Nicotinsäure, Nicotinsäureamid und die Pyridinnukleotid-Coenzyme (Sammelbezeichnung: Niacin) sind wasserlösliche Vitamine, die in pflanzlicher und tierischer Nahrung vorkommen (besonders in Vollkorngetreideprodukten und in Fisch).

  • Nicotinsäure- und Nicotinsäureamid werden aus Tryptophan biosynthetisiert.
  • 1 mg Niacinäquivalent entspricht 60 mg Tryptophan.

 

-> Siehe dazu: Essen & Co. – ‚Wasser-Vitamine’; Glossar – Erklärungs-ABC, Redoxsystem und Biotransformation etc.; http://de.wikipedia.org/wiki/Nicotins%C3%A4ure (Nicotinsäure) etc.

 

- Und s. o.: Indol (und Kynurenin) 

 

Und zur Erinnerung ...

Nicotinsäure, Nicotinsäureamid - und die Pyridinnukleotid-Coenzyme - haben ‚Antipellagra-Wirkung’:

  • Wichtige Pellagra-Symptome sind: Hautentzündung, Durchfall, Demenz.

 

Plastide gehören zu den [Pflanzen-]Zellorganellen.

Zur Erinnerung:

  • Zellorganellen kommen vor im Zellplasma (syn. Zytoplasma).
  • Zellplasma besteht vorwiegend aus Wasser und Proteinen.

 

Zu den Plastiden zählen:

Chloroplasten, Leukoplasten, Chromoplasten

 

Chloroplasten

-> werden durch Chlorophyll grün gefärbt; sie können Strahlungsenergie in chemische Energie umwandeln (sog. Photosynthese oder Kohlenstoff-Assimilation)

 

[Chlorophyll = syn. Blattgrün = grüner Farbstoff der Pflanzen:

Gruppe verschiedener Chromoproteine mit Porphyrin-Magnesiumkomplex als Chromophor.

  • Chromophor ist chemisch dem menschlichen Häm ähnlich.

[Pschyrembel 2007]

 

[Photosynthese = Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in Pflanzen zum Aufbau energiereicher organischer Verbindungen:

Aufbau von Traubenzucker und Stärke ...

  • Grüne Pflanzen bauen mit Hilfe von Lichtenergie aus Kohlendioxid und Wasser Traubenzucker, und aus diesem Stärke; dabei geben sie Sauerstoff ab.]

 

Leukoplasten

-> beteiligen sich am Aufbau der Reservestärke

 

[Zur Erinnerung ...

Stärke = Amylum = Polysaccharid aus D-Glukose: Neben Inulin wichtigster Reservestoff im pflanzlichen Kohlenhydratstoffwechsel.

Stärke besteht aus:

  • Wasserlöslicher Amylose (20 %)
  • Wasserunlöslichem Amylopektin (80 %)

„... das Vorkommen in Knollen, Samen u. a. Speicherorganen deckt den Hauptteil des [säuge-]tierischen Bedarfs an Kohlenhydraten. ... Abbau: durch Amylasen.“ [Pschyrembel]

-> Siehe dazu auch: Zum Nachdenken – KH-Malabsorption; Was ich noch (April 2013) etc.]

 

Chromoplasten

-> tragen rote oder gelbe Farbpigmente

 

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Biosynthese der Porphyrine; Mineralstoffe – Magnesium; Spurenelemente – Chrom, Eisen; Glossar – Bilirubin (= Abbauprodukt des Häms) und enterohepatischer Kreislauf; Zum Nachdenken – Ballaststoffe etc.

 

Zum Weiterlesen ...

„Pflanzen, Algen und Cyanobakterien besitzen verschiedene Chlorophylltypen, photosynthesetreibende Bakterien verschiedene Typen von Bacteriochlorophyll.“

[Quelle:

http://de.wikipedia.org/wiki/Chlorophylle]

http://de.wikipedia.org/wiki/Chromoproteine

http://de.wikipedia.org/wiki/Chromophor

 

Ferredoxin

-> wird in den Chloroplasten der Blätter verwendet

 

Chloroplasten

-> werden durch Chlorophyll grün gefärbt; sie können Strahlungsenergie in chemische Energie umwandeln (sog. Photosynthese oder Kohlenstoff-Assimilation).

 

Zum Weiterlesen bei Wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/Ferredoxine

  • „Ferredoxine sind eisen- und schwefelhaltige Proteine, die als Elektronenüberträger in metabolischen Reaktionen mitwirken und in Eukaryoten und anaeroben Bakterien vorkommen. Das menschliche Ferredoxin wird Adrenodoxin genannt.“

-> Siehe dazu auch: Mineralstoffe – Schwefel; Spurenelemente – Eisen

 

Glutamat-Dehydrogenase

... ist eine Oxidoreduktase mit NAD+ oder NADP+ als Coenzym.

 

 

Ammonium-Assimilation

-> in den Plastiden

über die Glutamat-Dehydrogenase

[Plastide = Zellorganellen der Pflanzen und Algen]

 

Stickstoff

-> wird eingebaut in die Aminosäuren Glutamin und Glutaminsäure (Glutamat)

 

  • „In den Plastiden katalysieren die Glutamat-Ammonium-Ligase und die Glutamat-Synthase den Einbau des Stickstoffs in die Aminosäuren Glutamin und Glutaminsäure (Glutamat): ...“

[Quelle: Wikipedia - Assimilation]

 

[Zur Erinnerung ...

Ligasen, syn. Synthasen = 6. Hauptklasse der Enzyme: „... verknüpfen 2 Substrate unter Hydrolyse energiereicher Phosphate (z. B. ATP).“ [Pschyrembel]

-> Siehe dazu auch: Mineralstoffe – Phosphor; Glossar – ATP etc.]

 

Zum Vergleich:

Nitrat-Assimilation

-> in der Pflanzenwurzel oder im Spross

[Pflanzenwurzel oder Spross]

 

Nitrat

-> wird zu Nitrit und Ammonium reduziert

-> ... Asparagin und Glutamin werden synthetisiert

 

  • „... wird Nitrat vor allem am Tag (während der Photosynthese) assimiliert. Nitrit wird in die Plastiden transportiert und dort durch die Nitritreduktase zu Ammonium reduziert.“

[Quelle: Wikipedia – Assimilation]

 

Zur Erinnerung ...

Asparagin ist Semiamid der Asparaginsäure. Asparaginsäure ist „Aminogruppendonor bei Transaminierung (wichtig im Harnstoffzyklus und zur Biosynthese der Purin- und Pyrimidinbasen [Adenin, Guanin; Uracil, Thymin, Cytosin u. a.].“

[Pschyrembel]

 

Glutamin ist Amid der Glutaminsäure und „zentraler Metabolit im Stickstoffmetabolismus der Pflanzen und Tiere. ... Glutamin dient v. a. in der Muskulatur der Ammoniakentgiftung.“

 

Reduzieren durch Reduktasen = flavinhaltige Oxidoreduktasen; besitzen meist als Redoxsystem Zytochrome und können Elektronen auf Pyridinnukleotid-Coenzyme (NAD+, NADP+ = nicotinamidhaltige Coenzyme) übertragen. Flavin = ‚Vitamin B2’.

 

... und zur Erinnerung ...

Ammoniak entsteht beim Abbau v. a. von Aminosäuren und wird im sog. Harnstoffzyklus in der Leber entgiftet (-> durch Verknüpfung von CO2 [Kohlendioxid] zu Harnstoff; Harnstoff ist wichtigstes Endprodukt des Proteinstoffwechsels und Hauptausscheidungsform von Stickstoff).

 

WICHTIG:

„Bei Mangel an Bicarbonat ... erfolgt eine Umstellung vom Harnstoffzyklus auf den Glutamatzyklus zur Ammoniakentgiftung.“ [Pschyrembel]

 

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Atmungskette, Citratzyklus; Glossar – ATP, Biotransformation, GABA (... und Glutamin, Glutaminsäure), Erklärungs-ABC (Azidose und Glutamat, Glutaminsäure etc.), Redoxsystem; Gedankensplitter – ‚Layer to layer’ (Hippocampus, Ammonshorn) etc.

 

Bei Wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/Asparagin (Einbuchstabencode: Asn, N)

http://de.wikipedia.org/wiki/Asparagins%C3A4ure [Asparaginsäure] etc.

 

 

 

UND WICHTIG:

Ammonium-Ionen werden im Boden gebunden, Nitrat-Ionen nicht ...

Im Gegensatz zu Ammonium-Ionen (NH4+-Ionen), die sich an den negativ geladenen Sorptionskomplex des Bodens binden, binden sich negativ geladene Nitrat-Ionen (NO3--Ionen) nicht, sondern werden entweder von Pflanzen oder Kleinlebewesen aufgenommen oder aus dem Boden ausgewaschen - mit der Folge des Nährstoffverlusts und der Grundwasserbelastung.

[Quelle: Agrarwirtschaft – Grundstufe Landwirt; BLV Buchverlag; S. 279]

 

Zur Erinnerung, zum Weiterlesen ...

  • „Rhizobien [Knöllchenbakterien] besitzen die Fähigkeit, elementaren, molekularen Stickstoff (N2) zu binden, indem sie ihn zu Ammoniak (NH3) bzw. Ammonium (NH4+) reduzieren und damit biologisch verfügbar machen. Dies ist ihnen jedoch nur in der Symbiose mit Pflanzen möglich. ... Die Enzyme für die N2-Fixierung besitzen nur die Rhizobien, nicht die Pflanzen.“

[Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Kn%C3%B6llchenbakterien] (Knöllchenbakterien)

 

- Hierzu bitte auch lesen: Bodenstandsanzeiger (Teil 1) –

 

Und siehe auch:

Mineralstoffe – Kalium („Das Ammonium-Ion ähnelt dem Kalium-Ion ...“)

Fragen, Fragen, Fragen – Galaktose/Fruktose/Glutathion/GABA

Glossar – Puffersysteme, Zellorganellen etc.

Zum Nachdenken - Hyperammonämie

 

 

Mineralisierer

 

„...bilden das letzte Glied einer Nahrungskette und vollenden den Stoffkreislauf, indem sie den Produzenten wieder die anorganischen Stoffe zur Verfügung stellen.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Destruent]

 

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Mineralisierer

(auch: Re-Mineralisierer, Destruenten, Reduzenten)

 

... überführen die organischen Ausscheidungsprodukte der Organismen und tote organische Substanzen in einfache anorganische Verbindungen, die dann wiederum den Pflanzen als Nahrung zur Verfügung stehen.

 

Zu den Mineralisierern gehören:

Bakterien

Pilze

Saprobionten (Saprobien; Lebewesen, die in oder auf faulenden Stoffen leben und sich von ihnen ernähren. [DUDEN])

 

 

 

Zum Weiterlesen, Nachdenken, ‘Querdenken’ ...

  • “A gram of soil typically contains 40 million bacterial cells, and the bacteria on Earth form a biomass that exceeds that of all living plants and animals.”

[Übersetzt in etwa: Ein Gramm Erde enthält typischerweise 40 Millionen Bakterienzellen, und alle Bakterien der Erde bilden eine Biomasse, die größer ist als die aller lebenden Pflanzen und Tiere.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://en.wikipedia.org/wiki/Decomposer]

 

  • Melanin wird von Pilzen zur Anpassung an extreme Umweltbedingungen produziert. So finden sich melanisierte Pilzhyphen in arktischen und antarktischen Frostgebieten genauso wie in Bodenschichten mit erhöhter Radioaktivität. Melanin spielt auch eine Rolle in der Pathogenität vieler Krankheitserreger, wie Cryptococcus neoformans oder Aspergillus fumigatus. Die vom Immunsystem produzierten Sauerstoffradikale wirken als Oxidationsmittel, Melanin wirkt hier als Redoxpuffer und kann diese somit neutralisieren. Durch Bindung von zweifach positiv geladenen Eisenionen [Fe(II)] an das Melanin kann diese Wirkung noch verstärkt werden.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Radiotrophe_Pilze]

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Melanin

Zur Erinnerung - Melanin beim Menschen ...

  • Melanine werden in den Melanozyten aus DOPA* biosynthetisiert.
  • Vorkommen der Melanozyten: In der Epidermis (Oberhaut), in Teilen des Auges und in den Leptomeningen (weiche Hirn- und Rückenmarkhaut).
  • Die ‚Substantia nigra’ – als Teil des ‚extrapyramidalen Systems’ - ist ein Kern mit melaninhaltigen Nervenzellen (im Mittelhirn ...).

* DOPA entsteht durch Hydroxylierung von Tyrosin; Tyrosin wiederum entsteht durch Hydroxylierung von Phenylalanin und ist Vorstufe der Biosynthese von DOPA, Dopamin, Noradrenalin, Adrenalin, Thyroxin und der Melanine:

 

DOPA -> entsteht durch Hydroxylierung von Tyrosin

 

Dopamin -> ist biosynthetische Vorstufe von Noradrenalin, Adrenalin und der Melanine

 

Noradrenalin -> wird im Nebennierenmark (NNM) und im sympathischen Nervensystem gebildet; die Aminogruppe ist unmethyliert

 

Adrenalin -> ist Neurotransmitter und Hormon des Nebennierenmarks (NNM); wird biosynthetisisiert (... aus Tyrosin über DOPA, Dopamin und Noradrenalin ...) in den chromaffinen Zellen, im NNM und in den Paraganglien des Sympathikus; „bei Stress stark erhöht“; die Aminogruppe von Adrenalin ist methyliert

 

Thyroxin (syn. Tetraiodthyronin; Abk. ‚T4’) -> ist Hormon der Schilddrüse

 

Melanine -> werden (... aus DOPA ...) in den Melanozyten biosynthetisisert, hormonal gesteuert durch MSH (Melanozyten-stimulierendes Hormon; MSH wird im Hypophysenzwischenlappen gebildet)

 

[BEGRIFFE – zur Erinnerung ...

Hydroxylierung = Einführung einer oder mehrerer OH-Gruppen in eine organische Verbindung; erfolgt enzymatisch durch Oxidoreduktasen. (-> Siehe Glossar -  Redoxsystem, Biotransformation etc.).

 

Chromaffine Zellen leiten sich ab von der Neuralleiste und bilden Katecholamine, v. a. Adrenalin. (-> Siehe ... und mehr – Chromaffin etc.)

 

NNM = Nebennierenmark; enthält Ganglienzellen und marklose sympathische Nervenfasern aus dem Plexus coeliacus (‚Sonnengeflecht’); ist Bildungsort der Katecholamine (Adrenalin, Noradrenalin, Dopamin). „Bei Ausfall durch andere chromaffine Zellen ersetzbar.“ [Pschyrembel] (-> Siehe Glossar – Keimblätter, Dysplasien, Plexus etc.)

 

Paraganglien entstammen der Neuralleiste; sie bilden Katecholamine. Eingeteilt werden sie in:

  • ‚Sympathische’ chromaffine Paraganglien (gehören zu den chromaffinen Zellen): Sie bilden Adrenalin, Noradrenalin und Dopamin. Beim Neugeborenen sind noch zahlreiche Paraganglien im Bauch- und Beckenraum vorhanden; diese bilden sich nach dem 2. Lebensjahr weitgehend zurück.
  • ‚Parasympathische’ nichtchromaffine Paraganglien: Sie bilden Noradrenalin und bleiben zeitlebens erhalten.
  • Zum Nachdenken: „Funktion der nichtchromaffinen Paraganglien unklar.“ [Pschyrembel 2007]

 

ZUSAMMENHÄNGE ...

„Wie ACTH  und andere Peptidhormone entsteht MSH  aus Proopiomelanocortin. ... Proopiomelanocortin enthält die Sequenz für ACTH und Betalipotropin.“ [Pschyrembel]

 

[ACTH = adrenocorticotropes Hormon; wird im Hypophysenvorderlappen (HVL) gebildet; wirkt auf die Nebennierenrinde (NNR); unterliegt einem zirkadianen Rhythmus; Bildung und Ausschüttung werden durch CRH gesteuert.

 

CRH = Corticotropin-releasing-Hormon; wird im Nucleus paraventricularis des Hypothalamus gebildet; stimuliert die Freisetzung von ACTH und Betaendorphin.

 

MSH = Melanozyten-stimulierendes Hormon; wird im Hypophysenzwischenlappen gebildet.

 

Betalipotropin entsteht im Hypophysenvorderlappen (HVL); es steigert die Lipolyse und ist Präkursor (Ausgangssubstanz, ‚Vorläufer’) für Betaendorphin.]

 

Cryptococcus neoformans

 

... ist opportunistischer* Erreger der Kryptokokkose.

 

* Opportunistische Erreger werden nur unter bestimmten Bedingungen pathogen (krankheitserregend, krankmachend).

 

VORKOMMEN:

Überall verbreitet, speziell im Vogelmist.

 

WICHTIGE SYMPTOME bei Kryptokokkose:

Fieber, Kopfschmerz, Bewusstseinstrübung

Selten: Meningismus (Erkrankung der Hirn- und Rückenmarkhäute)

 

Aspergillus fumigatus

 

Häufigster opportunistischer Erreger von:

Aspergillosen (mit Befall der Lunge, des Zentralen Nervensystems oder des Magen-Darm-Trakts; seltener Befall von Herz, Leber und Haut) und des

Aspergilloms (mit Befall in einer vorgebildeten Höhle der Lunge – z. B. Kaverne, Zyste, Bronchiektase, Abszess). [Pschyrembel]

 

 

-> Siehe dazu auch: Dopamin & Co.; Hypothalamus, Hypophyse etc.; Essen & Co. – Aminosäuren, Phenylalanin/Tyrosin etc.; Spurenelemente – Eisen, Jod/Iod (ANHANG: Stoffwechselwirkungen etc.); Wunderwerk Gehirn – Substantia nigra; ... und mehr: Chromaffin; Glossar – Biotransformation, Drüsen, Hautschichten, Keimblätter und Dysplasien, Redoxsystem; Zum Nachdenken – Aspergillus, Cholin, Fettabbau, Glycin; Gedankensplitter – ‚Layer to layer’, Bulbus olfactorius (Verbindung zur Zunge, Seite 3), Nervus-terminalis-Komplex etc.

 

Und bitte auch lesen bei Wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/Mineralisation

http://de.wikipedia.org/wiki/Bodenkunde

http://de.wikipedia.org/wiki/Melanine (Melanin beim Menschen, Melanin bei Pilzen)

http://de.wikipedia.org/wiki/Detritus_%28Bodenkunde%29 – Detritus_(Bodenkunde)

http://de.wikipedia.org/wiki/Edaphon (Bodenlebewesen)

Etc.

 

WICHTIG – zur Erinnerung ...

„Die Hydroxygruppe [OH-Gruppe] darf nicht mit dem negativ geladenen OH-Ion (OH, siehe Hydroxid-Ion) oder mit dem neutralen OH-Radikal (·OH, kurz Hydroxyl genannt, siehe Hydroxyl-Radikal) verwechselt werden.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Hydroxygruppe]

 

Und bitte auch lesen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Hydroxylierung

http://en.wikipedia.org/wiki/Hydroxylation

  • “The principal hydroxylation agent in nature is cytochrome P-450, hundreds of variations of which are known. Other hydroxylating agents include flavins. ...“

http://en.wikipedia.org/wiki/Methylation

  • “Protein methylation typically takes place on arginine or lysine amino acid residues in the protein sequence. ... Research in humans has shown that repeated high level activation of the body's stress system, especially in early childhood, can alter methylation processes and lead to changes in the chemistry of the individual's DNA. ... Researchers and clinicians have drawn a link between this neurochemical dysregulation and the development of chronic health problems such as depression, obesity, diabetes, hypertension, and coronary artery disease. ...”

http://de.wikipedia.org/wiki/Methylierung

  • „Der wichtigste Methylgruppenlieferant ist die essentielle Aminosäure Methionin, die in Form des Adenosylmethionins (aktives Methyl) auftritt.“

 

 

2. Nitrifikation

 

[KREISLAUF:

Stickstoff -> Ammoniak -> Ammonium -> Nitrit -> Nitrat -> Stickstoff oder Stickoxid]

 

Und zur Erinnerung ...

„Allerdings können Pflanzen den Luftstickstoff nicht unmittelbar nutzen, sondern erst in Salzform (= Ionenform), als Nitrat-Ion (NO3-) und Ammoniumion (NH4+).“

[Quelle: Agrarwirtschaft – Grundstufe Landwirt; S. 278]

 

  • Ammonium-Ionen werden im Boden gebunden, Nitrat-Ionen nicht ...

 

Nitrifikation ist die Umwandlung von Ammonium (NH4+) in Nitrat-Ionen (NO3-) mithilfe von zwei Bakteriengruppen: Nitrosomonas und Nitrobacter.

.

.

 

Nitrosomonas

Umwandlung von Ammonium zu Nitrit (NO2-)

 

Nitrobacter

Umwandlung von Nitrit zu Nitrat (NO3-)

 

 

Durch diesen Vorgang werden Wasserstoff-Ionen (H+) frei, was zum Absinken des pH-Wertes im Boden führt.

 

  • Die Nitrifikation verbraucht Kalk und versauert den Boden, wenn seine Pufferkapazität* nicht ausreicht.

 

* Sog. Pufferung ist die Fähigkeit von Böden, ihren pH-Wert trotz saurer oder alkalischer [basischer] Einwirkungen über eine gewisse Zeit konstant zu halten. [Agrarwirtschaft; S. 611]

 

Zum Weiterlesen ...

„Ammonium wird im Boden und in Gewässern unter Sauerstoffverbrauch bakteriell (u. a. Nitrosomonas) zuerst zu Nitrit und von einer anderen Bakterienart (u. a. Nitrobacter) weiter zu Nitrat oxidiert und damit „entgiftet“. Neben Bakterien spielen auch Archaea [‚Urbakterien’] bei der Ammoniumoxidation im Boden eine wichtige Rolle. Dieser Vorgang wird Nitrifikation genannt und ist im Boden durchaus erwünscht. Auch in Gewässern ist die Nitrifikation ein wichtiger Teil der Selbstreinigung.“

[Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Ammonium]

  • „... ist allerdings klar geworden, dass die Archaeen eine entscheidende Rolle im Ökosystem der Erde (Stickstoff-, Kohlenstoff-, Schwefelkreislauf) spielen.“ [http://de.wikipedia.org/wiki/Archaeen] – und: Archaeen im Menschen

 

 

pH-Wert eines Bodens

 

Der pH-Wert eines Bodens weist den Säuregrad der Bodenfeuchtigkeit aus.

Seine Bedeutung ist äußerst wichtig:

 

„Mit der zunehmenden Versauerung, also mit dem Absinken des pH-Wertes einst basenreicher Böden, beginnt der Zerfall des Krümelgefüges und die Verlagerung der Tonteilchen in den Untergrund. Die biologische Aktivität in diesen Böden lässt nach.“

[Quelle: Agrarwirtschaft – Grundstufe Landwirt; S. 177]

 

Ursachen für eine natürliche Versauerung des Bodens und damit die Zunahme der Wasserstoffkonzentration sind:

  • Atmung von Wurzeln und Bodenlebewesen
  • Bildung organischer Säuren beim Abbau organischer Masse unter teilweisem Luftabschluss* und bei der Humifizierung*
  • Bildung von Säuren bei der Nitrifikation von mineralischen Stickstoff-Düngern
  • Verluste basisch wirkender Kationen* durch Auswaschung und Aufnahme durch die Pflanzen
  • Saure Niederschläge

 

* Luftabschluss z. B. bei zu tiefem Unterpflügen.

* Humifizierung/Humifikation = Vermodern = Humusbildung: Die (meist) im Boden stattfindende Umwandlung organischer Stoffe in Humus.

* Basisch wirkende Kationen sind v. a. Ca2+, Mg2+, K+ und Na+ (s. o.).

 

  • Bei zunehmender ‚Versauerung’ des Bodens (d. h. Rückgang des pH-Wertes), werden vermehrt Wasserstoff (H+)- und Aluminiumionen (Al3+) aufgenommen.

.

 

Wasserstoff-Ionen

(H+-Ionen)

 

Wirken sauer. 

 

„Die plötzliche Zufuhr von H+-Ionen im Bodenwasser wird durch deren Austausch mit anderen Kationen an den Sorptionskomplexen* neutralisiert.“ (S. 178)

 

* Im Boden sind dies v. a. Tonminerale und Humusteilchen; s. o.

 

Hydroxid-Ionen

(OH--Ionen)

Entstehen beim Zerfall von Molekülen in einfache Bestandteile.

Wirken basisch.

 

„Die plötzliche Zufuhr von OH--Ionen wird durch Abgabe von H+-Ionen im Austausch gegen basisch wirkende Kationen neutralisiert.“ (S. 178)

 

Aluminium-Ionen

Zum Nachdenken ...

Aluminium wirkt toxisch auf Osteoblasten (= sog. ‚Knochenbildner’):

  • Osteoblasten bilden die unverkalkte Interzellularsubstanz* des Knochens. Dieses ‚osteoide Gewebe’ besteht aus kollagenen Fasern und glykoproteinhaltiger Grundsubstanz.

 

* Interzellularsubstanz, syn. ‚extrazelluläre Matrix’, Knochenmatrix. Sie ist besonders ausgeprägt bei Bindegewebe, Knorpel und Knochengewebe und der eigentliche Funktionsträger.

 

-> Siehe dazu auch: Glossar – Bindegewebe, Makrophagen, Strukturen für Zellkontakte und Zellkommunikation

 

Und zum Weiterlesen, Nachdenken, ‚Querdenken’ ...

Aluminium besetzt dieselben Speichereiweiße wie Eisen. [Wikipedia]

-> Siehe dazu: Spurenelemente – Eisen;

http://de.wikipedia.org/wiki/Aluminium (Aluminium in Natur und Organismen, Toxizität etc.)

 

 

 

„Bei saurer Reaktion ist die Wasserstoffionenkonzentration erhöht (und die Hydroxidionen entsprechend erniedrigt); bei alkalischer [basischer] Reaktion ist die Wasserstoffionenkonzentration erniedrigt (und die Konzentration der Hydroxidionen entsprechend erhöht).“ [Pschyrembel 2007]

 

  • Schwere Böden haben eine hohe Austauschkapazität und benötigen deshalb auch größere Mengen an Kalkdünger, um ihren pH-Wert anzuheben.

 

[Quelle: Agrarwirtschaft – Grundstufe Landwirt; S. 177f]

 

Der Grad der Nitrifikation (-> Umwandlung von Ammonium in Nitrat ...) ist am höchsten bei neutraler Bodenreaktion und bei Temperaturen zwischen 25 – 30° C.

Mit sinkenden Temperaturen nimmt er ab, und bei Bodenfrost schließlich findet keine Nitrifikaton mehr statt.

 

 

3. Denitrifikation

 

[KREISLAUF:

Stickstoff -> Ammoniak -> Ammonium -> Nitrit -> Nitrat -> Stickstoff oder Stickoxid]

 

Unter Luftabschluss reduzieren Bakterien Nitrat (NO3-) zu molekularem Stickstoff (N2 ) oder zu Stickoxiden.

 

„Diese N-Verbindungen entweichen dann gasförmig in die Luft.“

[Quelle: Agrarwirtschaft – Grundstufe Landwirt; S. 279]

 

[Reduktion = Zufuhr von Elektronen (= negativ geladene Elementarteilchen).

-> Siehe dazu auch: Glossar – Redoxsystem etc.

 

Denitrifizierende Bakterien (sog. ‚Denitrifikanten’): Sie reduzieren unter Luftabschluss  (‚anaerob’) Nitrat zu molekularem Stickstoff N2 oder zu Stickoxiden (nitrosen Gasen).

-> Siehe dazu bei Wikipedia: Denitrifikation (Denitrifikanten – Beispiele)]

.

.

 

Stickstoff,

molekularer

„Der im Nitrat gebundene Stickstoff wird durch Denitrifikation zu molekularem Stickstoff (N2) umgesetzt, also in eine Form überführt, die weitgehend inert (lat. träge, untätig) ist ...“

 

Molekularer Stickstoff ...

  • ... kann von den meisten Lebewesen nicht als Nährstoff (Stickstoffquelle) genutzt werden. ...
  • ... entweicht größtenteils in die Atmosphäre, in der er ohnehin Hauptbestandteil ist.

[Quelle und zum Weiterlesen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Denitrifikation]

 

“Generally several species of bacteria are involved in the complete reduction of nitrate to molecular nitrogen, and more than one enzymatic pathway has been identified in the reduction process.”

[Übersetzt in etwa: ... mehrere Bakterienarten sind am gesamten Prozess der Reduktion von Nitrat zu molekularem Stickstoff beteiligt, und auch mehrere enzymatische Wege in diesem Prozess wurden bisher identifiziert.]

[http://en.wikipedia.org/wiki/Denitrification]

 

Stickoxide

Stickoxide, nitrose Gase, Stickstoffoxide ...

  • Stickstoffverbindungen (NO2-, NO, N2O) entweichen gasförmig in die Luft.

 

Dazu bitte lesen bei Wikipedia – zum Nachdenken ...

http://de.wikipedia.org/wiki/Stickoxide etc.:

  • „Stickoxide sind klimawirksam und verstärken die Erderwärmung. Insbesondere Lachgas (N2O) ist ein Treibhausgas, dessen Treibhauswirksamkeit bei einem Zeithorizont von 100 Jahren 298-mal so groß ist wie die von CO2.
  • Distickstoffmonoxid [Lachgas] trägt in einem Ausmaß wie kein anderer Stoff indirekt zum Abbau von Ozon in der Stratosphäre bei.“

 

“Denitrification allows for the production of N2O, which is a greenhouse gas that can have a considerable influence on the potential impact of global warming.”

[Übersetzt in etwa: Denitrifikation ermöglicht die Produkton von N2O (Lachgas), einem Treibhausgas, das einen beträchtlichen Einfluss haben kann auf die möglichen Auswirkungen einer Klimaerwärmung.]

[Quelle: http://en.wikipedia.org/wiki/Denitrification]

http://de.wikipedia.org/wiki/Distickstoffmonoxid (Lachgas)

 

Und bitte auch lesen:

 „Auch in Pflanzen werden mehrere Prozesse über NO-Signale gesteuert.“

[Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Stickstoffmonoxid]

 

-> Siehe dazu auch: Dopamin & Co. – Stickstoffmonoxid etc.

 

 

 

Zum Weiterlesen, Nachdenken ...

  • “Die Denitrifikation und der erst in jüngerer Zeit entdeckte Anammox-Prozess sind die einzigen Stoffwechselwege, bei denen gebundener Stickstoff wieder in die molekulare Form übergeht, und sind daher ein wesentlicher Bestandteil des Stickstoffkreislaufes.“

[http://de.wikipedia.org/wiki/Denitrifikation - Ökologische und technische Bedeutung]

 

  • „Die erheblichen Emissionen von Stickoxiden aus Verbrennungen (besonders Kraftfahrzeuge) und von Ammoniak aus Düngemittelproduktion und Tierhaltung können zu Umweltproblemen führen. Die verschiedenen N-O- und N-H-Verbindungen können zur Eutrophierung (Überdüngung) von Böden und Gewässern führen. Das Grundwasser wird durch Nitratauswaschung aus den Böden belastet. Stickoxide wirken darüber hinaus als Säurebildner („Saurer Regen“).“

[http://de.wikipedia.org/wiki/Stickstoffkreislauf - Bedeutung der Umsetzungen]

 

 

... zurück zum Text - NOCH EINMAL ...

 

[KREISLAUF:

Stickstoff -> Ammoniak -> Ammonium -> Nitrit -> Nitrat -> Stickstoff oder Stickoxid]

 

1. Mineralisierung:

Zunächst entsteht Ammoniak (NH3).

Ammoniak verbindet sich im Bodenwasser zu Ammonium (NH4+).

Ammonium kann von Pflanzen aufgenommen werden oder sich an negativ geladene Sorptionskomplexe im Boden binden

 

2. Nitrifikation: Umwandlung von Ammonium (NH4+) in Nitrat-Ionen (NO3-) mithilfe von zwei Bakteriengruppen: Nitrosomonas und Nitrobacter.

 

3. Denitrifikation: Unter Luftabschluss (anaerob) reduzieren Bakterien Nitrat (NO3-) zu molekularem Stickstoff (N2 ) oder zu Stickoxiden. Diese N-Verbindungen entweichen dann gasförmig in die Luft.

 

Und: Nitrat- und Ammonium-Assimilation ...

 

VERGLEICH:

Ammonium- und Nitrat-Ionen

 

Ammonium-Ionen werden im Boden gebunden, Nitrat-Ionen nicht ...

Im Gegensatz zu Ammonium-Ionen (NH4+-Ionen), die sich an den negativ geladenen Sorptionskomplex des Bodens binden, binden sich negativ geladene Nitrat-Ionen (NO3--Ionen) nicht; sie werden

  • entweder von Pflanzen oder Kleinlebewesen aufgenommen oder
  • aus dem Boden ausgewaschen (-> was zum Nährstoffverlust und zur Grundwasserbelastung führt).

 

Nitrat, Nitrit und Nitrosamine

 

„Nitrat (NO3-) wirkt zwar selbst nicht giftig, aber das im Körper enzymatisch gebildete Nitrit (NO2-). Dieses hemmt den Sauerstofftransport des Blutes.“

[Quelle: Agrarwirtschaft – Grundstufe Landwirt; BLV Buchverlag; S. 275]

 

Und zum Nachdenken ...

  • Werden Lebensmittel zu lange an der Luft aufbewahrt, können sich Nitrate in Nitrite umwandeln, und diese sich im Magen-Darm-Trakt zusammen mit Aminen in stark krebserzeugende Nitrosamine. [Pschyrembel]

 

Bitte weiterlesen bei Wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/Nitrosamine

 

[Amine = organische Derivate (Abkömmlinge) des Ammoniaks ...]

 

  • „Die in Pflanzen, Tieren und dem Menschen natürlich vorkommenden, biogenen Amine besitzen große Bedeutung als Gewebshormone, Transmethylierungspartner oder Transmitter-Substanzen. Außerdem findet man Amin-Derivate als Basen in der DNA. Auch Aminosäuren, die Bausteine von Peptiden, sind Amine.“

[http://de.wikipedia.org/wiki/Amine]

 

  • „Auf Grund der vorhandenen Aminogruppe reagieren biogene Amine ähnlich wie Ammoniak als Protonenakzeptoren basisch. ...“

[http://de.wikipedia.org/wiki/Biogene_Amine]

-> Siehe dazu auch: Zum Nachdenken – Eiweißabbau etc.

 

 

Nitrat- und Ammonium-Assimilation

 

„Nitrat- und Ammonium-Assimilation ermöglichen Pflanzen, alle für ihren Metabolismus notwendigen Aminosäuren herzustellen.“ [Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Assimilation_%28Biologie%29 (Assimilation_(Biologie)]

 

[Assimilation ist die Umwandlung der von einem Lebewesen (Pflanze, Säugetier) aufgenommenen körperfremden Stoffe (Nährstoffe) in körpereigene Stoffe (sog. anaboler Stoffwechsel).]

.

.

 

Nitrat-Assimilation

Die Nitrat-Assimilation erfolgt vorwiegend in der Pflanzenwurzel oder im Spross:

 

Nitrat

-> wird zu Nitrit und Ammonium reduziert

-> ... Asparagin und Glutamin werden synthetisiert

 

Nitritionen werden im Boden, in Gewässern und in Kläranlagen von Nitritbakterien (Nitrosomonas) durch Oxidation aus Ammoniumionen unter Verbrauch von Sauerstoff [aerob] gebildet. Sie sind das Zwischenprodukt bei der vollständigen Oxidation des Stickstoffs zu Nitrat (Nitrifikation). Sie entstehen auch unter anaeroben Bedingungen durch bakterielle Reduktion aus Nitrat-Ionen (Nitratreduktase).“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Nitrite]

 

„... wird Nitrat vor allem am Tag (während der Photosynthese) assimiliert. Nitrit wird in die Plastiden transportiert und dort durch die Nitritreduktase zu Ammonium reduziert.“

[Quelle: Wikipedia – Assimilation; bitte lesen]

 

Bitte auch lesen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Nitratreduktasen

http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrate_reductase

 

-> Siehe dazu auch: Mineralstoffe – Schwefel; Spurenelemente – Molybdän (Molybdoenzyme) etc.

 

Ammonium-Assimilation

Die Ammonium-Assimilation erfolgt in den Plastiden (Zellorganellen der Pflanzen und Algen):

 

Stickstoff

-> wird eingebaut in die Aminosäuren Glutamin und Glutaminsäure (Glutamat)

 

 

 

NOCH EINMAL – zur Erinnerung (s. o.) ...

  • Glutamin ist Amid der Glutaminsäure und „zentraler Metabolit im Stickstoffmetabolismus der Pflanzen und Tiere. ... Glutamin dient v. a. in der Muskulatur der Ammoniakentgiftung.“
  • Asparagin ist Semiamid der Asparaginsäure.
  • Asparaginsäure ist „Aminogruppendonor bei Transaminierung (wichtig im Harnstoffzyklus und zur Biosynthese der Purin- und Pyrimidinbasen.“ [Pschyrembel]

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Citratzyklus; Glossar – GABA (... und Glutamin, Glutaminsäure); Gedankensplitter – ‚Layer to layer’ (Hippocampus, Ammonshorn); http://de.wikipedia.org/wiki/Asparagin (Einbuchstabencode: Asn, N) etc.

 

 

Zum Nachdenken ...

„Menschen und Tiere können bestimmte Aminosäuren nicht selbst synthetisieren und müssen diese als essentielle Aminosäuren aus ihrer Nahrung beziehen, die direkt oder indirekt aus Pflanzen stammen.“

[Quelle und zum Weiterlesen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Assimilation_%28Biologie%29] – Assimilation_(Biologie)

 

... und zur Erinnerung ...

Zu den essentiellen Aminosäuren gehören (lt. Pschyrembel 2007):

Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin/Tyrosin, Threonin, Tryptophan und Valin.

WICHTIG:

  • Arginin und Histidin sind im Säuglingsalter essentiell.
  • Tyrosin ist abhängig von der Phenylalaninzufuhr: Es entsteht durch Hydroxylierung aus Phenylalanin und ist Vorstufe der Biosynthese von DOPA, Dopamin, Adrenalin, Noradrenalin, Thyroxin (Schilddrüsenhormon ‚T4’) und der Melanine.

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Aminosäuren, Phenylalanin/Tyrosin; Glossar – Biotransformation, Erklärungs-ABC; Zum Nachdenken – Hyperammonämie; Gedankensplitter – Bulbus olfactorius, Nervus-terminalis-Komplex etc.

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrogen_fixing

http://de.wikipedia.org/wiki/Stickstofffixierung

-> Siehe dazu auch: Zum Nachdenken – Sekundäre Pflanzenstoffe (Terpene)

 

Und zum Nachdenken ...

·       „Überdüngung, vor allem mit Stickstoff führt zu weichen, anfälligen Geweben. Mangelsituationen schwächen die Pflanze.“

[Quelle: Agrarwirtschaft – Grundstufe Landwirt; BLV Buchverlag; S. 345]

 

·       „Stark mit Stickstoff überdüngte Standorte weisen fast immer ruderale Vegetation auf, da die Überkonzentration der Nährsalze auf nicht besonders angepasste Arten schädlich wirkt.“

[Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Ruderalvegetation]

-> Siehe dazu auch: Gedankensplitter – Teil 5: Zeigerpflanzen

 

  • „Durch die Bildung von Gasblasen (z. B. durch Denitrifikation und Kohlendioxid) geht der Zusammenhalt von Biofilmteilen verloren. ...
  • Der Biofilm bietet dem einzelnen Mikrolebewesen darin einen ausgezeichneten Schutz und ermöglicht ihm, sich auf veränderte Umweltbedingungen einzustellen: So steigt die Toleranz gegenüber extremen pH- und Temperatur-Schwankungen, Schadstoffen (z. B. Bakterizide), aber auch UV- und Röntgenstrahlung sowie Nahrungsmangel. ...
  • Biofilme besitzen eine große ökologische Bedeutung. ...“

[Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Biofilm - v. a.:

Bildung, Leben im Biofilm – Schutz und Gemeinschaft, natürliches Vorkommen]

 

  • „Theoretisch lässt sich die Pflanze vollständig über das Blatt ernähren.“ [Agrarwirtschaft – Grundstufe Landwirt; S. 214]

 

  • „Gesetz vom Minimum: Das Nährelement oder der Wachstumsfaktor, der in geringster Menge (Minimum) zur Verfügung steht, bestimmt Wachstum und Ertrag einer Pflanze.“ [Ebd.; S. 215]

 

Siehe auch:

Essen & Co. – Mengen- und Spurenelemente

Mineralstoffe

 

Bei Wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/Kn%C3%B6llchenbakterien (Knöllchenbakterien: N2-Fixierung, Stoffaustausch, Ökologie etc.)

http://de.wikipedia.org/wiki/Azotobacter

http://de.wikipedia.org/wiki/Cyanobakterien

http://de.wikipedia.org/wiki/Chlorophylle

Etc.

 

Quellen und zum Weiterlesen:

Horst Koehler – Das praktische Gartenbuch; C. Bertelsmann Verlag

Agrarwirtschaft – Grundstufe Landwirt; BLV Buchverlag

Klinisches Wörterbuch ‚Pschyrembel’ (1994, 2007)

 

1: Agrarwirtschaft – Grundstufe Landwirt; BLV Buchverlag (3. überarbeitete Auflage); S. 610

 

 

- Und bitte auch lesen: Teil 2 – Lebensnotwendig -

 

 

 

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