Die Verwertung von molekularem Wasserstoff durch Chlorobium thiosulfatophilum

Summary

• 1. All hydrogenase-positive Chlorobium-strains (12 out of 17 strains tested) can grow to some extent with cysteine as a sulfur source, when molecular hydrogen is electron donor. An assimilatory sulfate reduction does not exist. Methionine, cystine, cysteic acid, thioglycolate, thioacetamide, and sulfite in the concentrations tested can not be utilized as a source of cell sulfur.

• 2. ³⁵S-cysteine is taken up by the cells during growth with hydrogen, and the ³⁵S-label is found in methionine; both these labeled amino acids were shown to occur in the cell protein. The limited growth observed with hydrogen and cysteine may be due to the possibility that not all sulfur compounds of the Chlorobium cells can be built up from cysteine. Free sulfide, normally used as sulfur source, is not formed from cysteine as was shown by CO₂-fixation experiments with cysteine.

• 3. If sulfide or thiosulfate is present in addition to hydrogen, both hydrogen donors are used simultaneously for CO₂-fixation. In batch culture about 50% of the CO₂ assimilated is reduced with hydrogen; in continous culture the portion of CO₂ reduced by hydrogen could be increased to about 90% of total fixation.

• 4. At low light intensity the rates of CO₂-fixation in the presence of hydrogen or thiosulfate are equal. Light saturation of CO₂-fixation with hydrogen is reached at about 100–150 lux whereas CO₂-fixation with thiosulfate becomes saturated at about 700 lux. At high light intensities this feature leads to a lower CO₂-fixation rate with hydrogen.

Zusammenfassung

• 1. Alle hydrogenase-positiven Chlorobium-Stämme (12 von insgesamt 17 untersuchten Stämmen) können Cystein bis zu einem gewissen Grade als S-Quelle für das Wachstum mit H₂ verwerten. Eine assimilatorische Sulfatreduktion its nicht vorhanden; Methionin, Cystin, Cysteinsäure, Thioglycolat, Thioacetamid und Sulfit können in den geprüften Konzentrationen nicht als S-Quellen genutzt werden.

• 2. ³⁵S-Cystein wird während des Wachstums mit H₂ von den Zellen aufgenommen und ³⁵S-markiertes Methionin gefunden. Beide Aminosäuren wurden im Zellprotein nachgewiesen. Das begrenzte Wachstum mit H₂ wird darauf zurückgeführt, daß nicht alle S-Verbindungen der Zellen aus Cystein gebildet werden können. Die Unfähigkeit der Organismen, das normalerweise als S-Quelle genutzte Sulfid aus Cystein abzuspalten, wurde durch Versuche zur CO₂-Fixierung mit Cystein nachgewiesen.

• 3. Bei gleichzeitiger Anwesenheit von Sulfid oder Thiosulfat und H₂ werden beide H-Donatoren nebeneinander zur CO₂-Fixierung genutzt. In statischer Kultur werden ca. 50% des fixieten CO₂ durch H₂ als H-Donator reduziert; in kontinuierlicher Kultur konnte der Anteil des mit H₂ fixierten CO₂ auf etwa 90% der Gesamtfixierung gesteigert werden.

• 4. Im Bereich niedriger Lichtintensitäten sind die CO₂-Fixierungsraten mit H₂ oder Thiosulfat gleich. Bei der CO₂-Fixierung mit H₂ tritt Lichtsättigung etwa bei 100–150 Lux ein, während die CO₂-Fixierung mit Thiosulfat erst bei 700 Lux Lichtsättigung erreicht. Dieses Verhalten führt bei höheren Lichtintensitäten zu einer geringeren CO₂-Fixierungsrate mit H₂ im Vergleich zur Fixierungsrate mit Thiosulfat.