Skip to main content
SpringerLink
Log in

CO2-Fixierung durch Knallgasbakterien

III. Autotrophic and organotrophic CO2-fixation

CO2 fixation by Knallgas bacteria

III. Autotrophe und organotrophe CO2-Fixierung

  • Published:
Archiv für Mikrobiologie Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Als frühzeitig markierte Verbindungen der 14CO2-Fixierung durch chemolithotroph gewachsene, gewaschene Zellen von Hydrogenomonas Stamm H 16 unter Knallgasatmosphäre wurden 3-Phosphoglycerinsäure, Essigsäure und Äpfelsäure sowie weitere Phosphatester und organische Säuren nachgewiesen. Nach 34 sec 14CO2-Einbau ließen sich radioautographisch außerdem Pentose-, Hexose- und Heptulosephosphate, Phosphoglykolsäure, Citronensäure, Fumarsäure, Bernsteinsäure, Milchsäure, Glutaminsäure und andere Verbindungen identifizieren. Unter den Bedingungen der PHBS-Speicherung scheint Kohlendioxyd vorwiegend über die Reaktionen des reduktiven Pentosephosphatcyclus fixiert zu werden; Äpfelsäure ist wahrscheinlich das Produkt einer zweiten Fixierungsreaktion.

Unter Luft mit Bernsteinsäure als Substrat fixierten dieselben Suspensionen 14CO2 zwar mit geringerer Geschwindigkeit (13%), jedoch zunächst über dieselben Reaktionswege. Im Laufe der Fixierung reicherte sich 14C in Bernsteinsäure, α-Ketoglutarsäure und Äpfelsäure an.

Auch organotroph gewachsene Zellen fixierten CO2 auf demselben Reaktionsweg, wenn auch mit sehr geringer Rate (3%).

Summary

The following early labeled compounds resulted from 14CO2-fixation by chemolithotrophically grown washed cells of Hydrogenomonas strain H 16 under hydrogen-oxygen-atmosphere: 3-phosphoglycerate, acetate and malate as well as other phosphate-esters and organic acids. After 34 secs of 14CO2-fixation additionally the following compounds were radiochromatographically identified: pentose-, hexose- and heptulose-phosphates, phosphoglycolate, citrate, fumarate, succinate, lactate, and glutamate. Under the conditions of PHBS accumulation CO2 appears to be fixed predominantly via the reactions of the reductive pentosephosphate-cycle; malate is possibly the endproduct of a second CO2-fixation.

Under air with succinate as a substrate the same suspensions fixed CO2 at a lower rate (13%), however following the same path. During fixation under heterotrophic conditions radiocarbon was found to accumulate in succinate, α-ketoglutarate and malate.

Organotrophically grown cells fixed carbon dioxide by the same reactive mechanism, although at a very low rate (3%).

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Literatur

  • Aubert, I. P., G. Milhaud et I. Millet: Métabolisme du carbone dans la chimiautotrophie. Mode d'incorporation de l'anhydride carbonique. C. R. Soc. Biol. (Paris) 242, 2059–2062 (1956).

    Google Scholar 

  • ——: L'assimilation de l'anhydride carbonique par des bactéries chimiautotrophes. Ann. Inst. Pasteur 92, 515–528 (1957).

    Google Scholar 

  • ——: L'assimilation de l'anhydride carbonique par des bactéries chimiautotrophes. VI. Fixation du CO2 sur l'acide phosphoénol pyruvique. Ann. Inst. Pasteur 92, 679–683 (1957).

    Google Scholar 

  • Bartha, R.v.: Physiologische Untersuchungen über den chemolithotrophen Stoffwechsel neu isolierter Hydrogenomonas-Stämme. Arch. Mikrobiol. 41, 313–350 (1962).

    PubMed  Google Scholar 

  • Elsden, S. R.: Photosynthesis and lithotrophic carbon dioxide fixation. In: The Bacteria (herausgeg. v. Gunsalus u. Stainer. New York: Acad. Press 1962.

    Google Scholar 

  • Fuller, R. C.: The carboxylation of ribulose diphosphate by cell-free extracts of Escherichia coli. Bact. Proc. 1956, 112.

  • —, and M. Gibbs: Intracellular and phylogenetic distribution of ribulose-1,5-diphosphate carboxylase and D-glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase. Plant Physiol. 34, 324–329 (1959).

    Google Scholar 

  • Hirsch, P., G. Georgiev and H. G. Schlegel: Identification of early labelled products of CO2-fixation by hydrogen bacteria accumulating poly-β-hydroxybutyric acid. Nature (Lond.) 197, 313 (1963).

    Google Scholar 

  • Hirsch, P., and H. G. Schlegel: Pathway of carbon in Hydrogenomonas spec. accumulating poly-β-hydroxybutyric acid. Proc. VIII. Int. Congr. Microbiol., Montreal, p. 36 (1962).

  • ——: CO2-Fixierung durch Knallgasbakterien. I. Einbau und Fraktionierung. Arch. Mikrobiol. 46, 44–52 (1963).

    PubMed  Google Scholar 

  • —: CO2-Fixierung durch Knallgasbakterien. II. Chromatographischer Nachweis der frühzeitigen Fixierungsprodukte. Arch. Mikrobiol. 46, 53–78 (1963).

    PubMed  Google Scholar 

  • Judis, J., H. Koffler and D. M. Powelson: Incorporation of 14CO2 into organic compounds by cell-free extracts of autotrophically grown Hydrogenomonas spec. Proc. Soc. exp. Biol. (N.Y.) 89, 665–669 (1955).

    Google Scholar 

  • Khoudokormoff, V. A.: L'assimilation de l'anhydride carbonique par Nitrobacter winogradskyi. Ann. Inst. Pasteur 100, 257–260 (1961).

    Google Scholar 

  • Kornberg, H. L., J. F. Collins and D. Bigley: The influence of growth substrates on metabolic pathways in Micrococcus denitrificans. Biochim. biophys. Acta (Amst.) 39, 9–29 (1960).

    Google Scholar 

  • Malavolta, E., C. C. Delwiche and W. D. Burge: Carbon dioxide fixation and phosphorylation by Nitrobacter agilis. Biochem. biophys. Res. Commun. 2, 445–449 (1960).

    Google Scholar 

  • McFadden, B. A.: Some products of 14CO2 fixation by Hydrogenomonas facilis. J. Bact. 77, 339–343 (1959).

    PubMed  Google Scholar 

  • Quayle, I. R., and D. B. Keech: Carbon assimilation by Pseudomonas oxalaticus (O X 1). 2. Formate and carbon dioxide utilization by cell-free extracts of the organism grown on formate. Biochem. J. 72, 631–637 (1959).

    PubMed  Google Scholar 

  • Santer, M., M. H. Heimsath and W. Vishniac: zit. nach W. Vishniac, B. L. Horecker u. S. Ochoa, Enzymic aspects of photosynthesis. Advanc. Enzymol. 19, 33 (1957).

    Google Scholar 

  • —, and W. Vishnlac: CO2-incorporation by extracts of Thiobacillus thioparus. Biochim. biophys. Acta (Amst.) 18, 157–158 (1955).

    Google Scholar 

  • Schatz, A., H. D. Isenberg and G. Trelawny: Chemoautotrophic assimilation of carbon dioxide by Hydrogenomonas facilis with lactate as hydrogen donor. Proc. VI. Int. Congr. Microbiol., Rome, p. 106 (1953).

  • Schlegel, H. G.: Untersuchungen über den Phosphatstoffwechsel der wasserstoffoxydierenden Bakterien. Arch. Mikrobiol. 21, 127–155 (1954).

    PubMed  Google Scholar 

  • —: Die Beeinflussung des Phosphathaushaltes von Mikroorganismen durch Kohlendioxyd. Arch. Mikrobiol. 23, 195–206 (1955).

    PubMed  Google Scholar 

  • Schlegel, H. G., G. Gottschalk and J. Schindler: Biosynthesis of poly-β-hydroxybutyric acid by knallgas bacteria. Proc. VIII. Int. Congr. Microbiol., Montreal, p. 36 (1962).

  • — u. G. Gottschalk: Ein Submersverfahren zur Kultur wasserstoffoxydierender Bakterien: Wachstumsphysiologische Untersuchungen. Arch. Mikrobiol. 38, 209–222 (1961).

    PubMed  Google Scholar 

  • Suzuki, I., and C. H. Werkman: Chemoautotrophic fixation of carbon dioxide by Thiobacillus thiooxidans. Iowa State Coll. J. Sci. 32, 475–483 (1958a).

    Google Scholar 

  • ——: Chemoautotrophic carbon dioxide fixation by extracts of Thiobacillus thiooxidans. II. Formation of phosphoglyceric acid. Arch. Biochem. 77, 112–123 (1958b).

    PubMed  Google Scholar 

  • Trudinger, P. A.: Phosphoglycerate formation from pentose phosphate by extracts of Thiobacillus denitrificans. Biochim. biophys. Acta (Amst.) 18, 581–582 (1955).

    Google Scholar 

  • —: Fixation of carbon dioxide by extracts of the strict autotroph Thiobacillus denitrificans. Biochem. J. 64, 274–286 (1956).

    PubMed  Google Scholar 

  • Vishniac, W.: Adaptive changes in the CO2-fixation of autotrophic bacteria. Proc. VII. Int. Congr. Microbiol., Stockholm, p. 79–80 (1958).

  • Wilde, E.: Untersuchungen über Wachstum und Speicherstoffsynthese von Hydrogenomonas. Arch. Mikrobiol 43, 109–137 (1962).

    PubMed  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Institut für Mikrobiologie der Universität Göttingen, Göttingen, Deutschland

    P. Hirsch, G. Georgiev & H. G. Schlegel

  2. Department of Microbiology, Dartmouth Medical School, Hanover, New Hampshire, USA

    P. Hirsch

  3. Lehrstuhl für Physiologie und Biochemie der Pflanzen, Universität Sofia, Bulgarien

    G. Georgiev

Authors
  1. P. Hirsch
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. G. Georgiev
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. H. G. Schlegel
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Hirsch, P., Georgiev, G. & Schlegel, H.G. CO2-Fixierung durch Knallgasbakterien. Archiv für Mikrobiologie 46, 79–95 (1963). https://doi.org/10.1007/BF00406387

Download citation

  • Received:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF00406387

Search

Navigation