Einfluß von Zellkontakt und Eisen(III)‐Oxidform auf die Bakterielle Eisenreduktion

Anhand von Modelluntersuchungen mit eisenreduzierenden Bodenisolaten (Clostridium butyricum S 22a und Bacillus polymyxa S 55) wurde die Notwendigkeit eines direkten Kontaktes zwischen Bakterienzellen und Fe(III)‐Oxidpartikeln (125–63 μm) durch räumliche Trennung der Organismen von den Oxiden (semipermeabler Dialyseschlauch mit Porengröße < 20 Å) geprüft. Weiter wurde der Einfluß der Fe(III)‐Oxidform (röntgenamorphes versus kristallines Material) auf die Intensität der Eisenreduktion untersucht. Eine räumliche Trennung von Zellen und Fe(III)‐Oxiden hat für beide Versuchsorganismen eine weitgehende Elimination der Fe(II)‐Bildung zur Folge, obwohl vollständig reduzierte Bedingungen (rH=0) im Milieu festgestellt wurden. Offenbar dienen die hydratisierten Fe(III)‐Schichten an den Partikeloberflächen als direkter Wasserstoffakzeptor für den Substratwasserstoff des Bakterienstoffwechsels. Die chemische Reduktion von unlöslichen Fe(III)‐Oxiden (tiefes Eh, reduzierende Stoffwechselprodukte) ist infolgedessen als signifikanter Mechanismus zu vernachlässigen. Fe(III)‐Oxidmischungen (mit jeweils einer mit ⁵⁹Fe markierten Form) bestätigen, daß röntgenamorphe Fe(III)‐Verbindungen bei gleicher Teilchengröße vor den kristallinen Formen (Lepidokrokit, Hämatit, Goethit) reduziert werden. Unter den kristallinen Fe(III)‐Oxidformen werden jene mit höherem Energie‐Inhalt vor solchen mit vergleichsweise geringerem Niveau bevorzugt als Wasserstoffakzeptoren eingesetzt. Eisenreduzierende Bakterien sind demnach nicht nur befähigt, unlösliche inaktive Fe(III)‐Verbindungen durch Erniedrigung der Aktivierungsenergie und unter Einsatz einer „Ferrireduktase” als Wasserstoffakzeptor zu verwenden, sondern aufgrund der hohen Spezifität der beteiligten Enzyme auch in der Lage, die geringen thermodynamischen Unterschiede zwischen den einzelnen Fe(III)‐Oxidformen auszunutzen.