AquaRichtigs Unsinn über …
Reduzierung von Ammonium zu Nitrat als wichtiger Bestandteil vieler Biosynthesen

Bei AquaRichtig faselt man nicht zum ersten mal etwas davon, dass die Reduzierung von Ammonium zu Nitrat durchaus ihren Sinn habe, denn Nitrat ist ein wichtiger Bestandteil vieler Biosynthesen[1]. Auch in der quadzillionsten Wiederholung werden diese Behauptungen aber nicht richtiger.

Oxidation, Reduktion und Redoxreaktion

Zunächst ein paar wichtige chemische Grundlagen:
Eine Oxidation ist eine chemische Reaktion, bei der ein Atom Elektronen abgibt. Seine Oxidationszahl wird dabei um die Zahl der abgegebenen Elektronen erhöht. Eine Reduktion ist eine chemische Reaktion, bei der ein Atom Elektronen aufnimmt. Seine Oxidationszahl sinkt dabei um die Zahl der aufgenommen Elektronen. Da beide Reaktionen zeitgleich stattfinden müssen, wird auch von Redoxreaktionen gesprochen.

Die Oxidationsstufe des Stickstoffatoms in Nitrat-Ion NO3 ist +V, im Ammoinium-Ion NH4+ -III. Es besteht also eine Differenz von acht Elektronen e. Um von der Oxidationsstufe +V zu -III zu gelangen, muss das Stickstoff-Atom acht Elektronen aufnehmen, es wird also von +V zu -III reduziert. Nitrat wird folglich zu Ammonium reduziert, nicht oxidiert.

Stickstoff-Assimilation

Anorganischer Stickstoff wird von Pflanzen und Mikroorganismen insbesondere in Form von Ammonium und Nitrat aufgenommen und zur Synthese organischer Stickstoffverbindungen genutzt. Nitrat muss dazu zunächst energieaufwändig enzymkatalytisch zu Ammonium reduziert werden.

Reduktion von Nitrat zu Ammonium

  1. NO3 + NADH + H+ -Ferrodoxin-Nitrat-Reduktase→ NO2+ NAD+ + H2O
  2. NO2 + 8 H+ -Ferrodoxin-Nitrit-Reduktase→ NH4+ + 2 H2O

Wird Ammonium direkt aufgenommen, entfällt der vorherige Schritt, der weitere Ablauf ist identisch:

Fixierung von Ammonium-Stickstoff in Glutamat

  1. Glutamat + NH4+ + ATP -Glutamat-Ammonium-Ligase→ Glutamin + ADP + P
  2. Glutamin + 2-Oxoglutarat + e− -Glutamat-Synthase→ 2 Glutamat

Tatsache ist also, dass Nitrat sowohl von Pflanzen als auch Mikroorganismen zuerst zu Ammonium reduziert werden muss, damit sein Stickstoff für die anschließende Assimilation in organische Verbindungen überhaupt genutzt werden kann. Die Assimilation von Ammonium-Stickstoff in organische Verbindungen betrachtet man bei AquaRichtig zudem als Entgiftung, nicht als Nutzung.

Preisfrage für AquaRichtig: Wieso heißt das Enzym, welches die Fixierung von anorganischem Stickstoff in die organische Stickstoff-Verbindung Glutamin katalysiert, Glutamat-Ammonium-Ligase und nicht Glutamat-Nitrat-Ligase?

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