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Nitrosomonas
Ammoniumoxidierende Bakterien spielen eine sehr wichtige Rolle im Stickstoffkreislauf der Erde. Die Gattung Nitrosomonas gehört wie Nitrobacter zu den …
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Grundidee und Bedeutung
Nitrosomonas ist eine Gattung gramnegativer Bakterien aus der Familie der Nitrosomonadaceae. Die Arten gehören zu den aeroben ammoniumoxidierenden Bakterien: Sie brauchen Sauerstoff und nutzen Ammonium zur Energiegewinnung. Dabei oxidieren sie Ammonium zu Nitrit. Dieser Stoffwechselweg heißt Nitrifikation.
Ammoniumoxidierende Bakterien sind wichtig für den Stickstoffkreislauf der Erde. Nitrosomonas gehört zusammen mit Nitrobacter zu den Schlüsselbakterien der Nitrifikanten in der Rhizosphäre, also dem Bodenbereich um Pflanzenwurzeln.
Merkmale und Stoffwechsel
Die Zellen von Nitrosomonas sind stäbchenförmig oder kugelförmig. Manchmal liegen sie in Zellketten vor. Die meisten Arten besitzen Flagellen an den Zellenden; solche Flagellen dienen der Fortbewegung und werden als polar bezeichnet. Einige Arten können unter bestimmten Bedingungen schleimige Zellaggregate bilden, zum Beispiel Nitrosomonas oligotropha.
Alle Arten sind aerob, sie benötigen also Sauerstoff. Einige Arten besitzen das Enzym Urease. Damit können sie Harnstoff durch Hydrolyse spalten.
Alle Nitrosomonas-Arten oxidieren unter oxischen Bedingungen Ammoniumionen (NH_{4}^{+}) und Ammoniak (NH_{3}) zu Nitritionen (NO_{2}^{−}). Deshalb zählen sie zu den Ammoniumoxidierern. Die Gattungsnamen ammoniumoxidierender Bakterien beginnen alle mit „Nitroso-“.
Ablauf der Nitrifikation
Nitrosomonas-Arten leben chemolithotroph. Das bedeutet, dass sie Energie aus der Oxidation anorganischer Stoffe gewinnen. Sie werden zu den „Nitritbakterien“ gezählt, weil sie Ammoniumionen zu Nitritionen oxidieren. Diese Reaktion ist der erste Schritt der Nitrifikation.
Im zweiten Schritt der Nitrifikation werden Nitritionen in der natürlichen Umwelt zu Nitrationen (NO_{3}^{−}) oxidiert. Das übernehmen andere Bakterien wie Nitrobacter, die entsprechend „Nitratbakterien“ genannt werden. Beide Gruppen kommen in der Regel zusammen vor. Dadurch sammelt sich das für viele Organismen giftige Nitrit nicht in ihrem Lebensraum an.
Die Nitrifikation ist ein Teil des natürlichen Stickstoffkreislaufs. Wie Nitrosospira-Arten sind Nitrosomonas-Arten überall verbreitet. Dagegen sind Ammoniumoxidierer der Gattung Nitrosococcus auf Meerwasser und Salzseen beschränkt. Arten von Nitrospira oxidieren Nitrit zu Nitrat und zählen daher zu den Nitratoxidierern.
Lebensräume
Verschiedene Nitrosomonas-Arten leben in unterschiedlichen Habitaten. Einige kommen in Böden vor, zum Beispiel Nitrosomonas communis, Nitrosomonas europaea und Nitrosomonas ureae. Andere leben in Gewässern, zum Beispiel Nitrosomonas eutropha.
Einige Arten sind halophil, also salzliebend, und können sich bei hohen Salzkonzentrationen vermehren. Nitrosomonas halophila wurde zum Beispiel in Brackwasser und in Sodaseen gefunden. Eine kryophile, also kälteliebende, Art ist Nitrosomonas cryotolerans. Sie wurde aus dem Golf von Alaska isoliert und kann im Labor bei Temperaturen bis zu −5 °C kultiviert werden.
Nitrosomonas-Stämme kommen auch in Gesteinen vor, die in Gebäuden verbaut sind. Dort führen sie Nitrifikation beziehungsweise Ammonium-Oxidation durch und können Schäden verursachen. In solchen Umgebungen werden außerdem häufiger Bakterien der Gattungen Nitrosovibrio, Nitrosospira und Nitrobacter gefunden.
Einordnung und Arten
Systematisch gehört Nitrosomonas zur Familie Nitrosomonadaceae in der Ordnung Nitrosomonadales. Diese Ordnung gehört zur Klasse der Betaproteobacteria. Zusammen mit Nitrosospira bildet Nitrosomonas die Familie Nitrosomonadaceae. Nitrosomonas ist die Typusgattung der Familie und der Ordnung; N. europaea ist die Typusart.
Der wissenschaftliche Name Nitrosomonas wurde von Sergej Winogradsky beschrieben. Er beschrieb im Jahr 1890 als erster nitrifizierende Bakterien.
Zu den genannten Arten gehören unter anderem Nitrosomonas aestuarii, Nitrosomonas communis, Nitrosomonas europaea, Nitrosomonas eutropha, Nitrosomonas halophila, Nitrosomonas javanensis, Nitrosomonas marina, Nitrosomonas mobilis, Nitrosomonas nitrosa, Nitrosomonas oligotropha, Nitrosomonas stercoris und Nitrosomonas ureae. Synonyme für Nitrosomonas europaea sind Planococcus europaeus, Bacterium nitrosomonas und Pseudomonas europaea. Nitrosomonas cryotolerans ist kein valide publiziertes Taxon. Die Art Nitrosomonas mobilis gilt als noch nicht gesichert.
