Anammox

L'Anammox è un processo metabolico che prevede l'ossidazione dell'ammoniaca in condizioni anossiche.

È caratteristico di alcune specie appartenenti al phylum batterico dei Planctomycetes.^[1] La reazione complessiva del processo è:

${\ce {NH4+ + NO2- -> N2 +2H2O}}$

Il processo anammox venne teorizzato, sulla base di calcoli termodinamici, dal chimico austriaco Engelbert Broda nel 1977,^[2] venendo infine individuato in un sistema vivente solamente negli anni Novanta.^[3]

Biochimica

Il processo si svolge all'interno dell'anammoxosoma, un vero e proprio organello cellulare delimitato da una membrana estremamente densa - fatto insolito per dei batteri, in quanto sono solitamente privi di membrane interne -, che impedisce la diffusione degli intermedi tossici di questo processo. I lipidi facenti parte di questa membrana sono assolutamente peculiari, e specifici di questi batteri.^[4] Nell'anammox, il nitrito viene ridotto a monossido di azoto (NO) da parte dell'enzima nitrito reduttasi. La reazione tra NO ed uno ione ammonio, catalizzata dall'idrazina idrolasi, porta alla sintesi di idrazina, ${\ce {N2H4}}$ . Questo composto viene successivamente ossidato dall'idrazina deidrogenasi, con la formazione di ${\ce {N2}}$ ed elettroni. Gli elettroni entrano nella catena di trasporto dell'anammoxosoma, che crea un gradiente protonico utilizzato per la sintesi di Adenosina trifosfato.^[1]

Ecologia

Sebbene il processo anammox fosse allora ignoto, evidenze della formazione di azoto gassoso si registrano già negli anni Trenta.^[5] Il requisito fondamentale affinché questo processo metabolico possa avvenire è la presenza di ammonio e nitrato in ambiente anossico (privo di ossigeno). In natura il nitrito è il risultato del metabolismo dei batteri ammonio-ossidanti, che ossidano l'ammoniaca a nitrito. Questi microrganismo convivono con i batteri anammox in ambienti ricchi di ammoniaca, come le fogne e le acque di scarico. Per questo motivo si è considerato l'utilizzo di queste specie per trattare le acque inquinate^[3].

Note

^ ^a ^b Michael T. Madigan, John M. Martinko, Kelly S. Bender, Danial H. Buckley, David A. Stahl, Brock. Biologia dei microrganismi, Pearson.
^ Broda E, Two kinds of lithotrophs missing in nature, in Zeitschrift für Allgemeine Mikrobiologie, n. 17, 1977.
^ ^a ^b Mike S.M. Jetten, Marc Strous, Katinka T. van de Pas-Schoonen, Jos Schalk, Udo G.J.M. van Dongen, Astrid A. van de Graaf, Susanne Logemann, Gerard Muyzer, Mark C.M. van Loosdrecht, J. Gijs Kuenen, The anaerobic oxidation of ammonium, in FEMS Microbiology Reviews, n. 22, 1999.
^ Boumann H. A.; et al., Biophysical properties of membrane lipids of anammox bacteria: I. Ladderane phospholipids form highly organized fluid membranes, in Biochim Biophys Acta., 2009.
^ Allgeier, R.J., Peterson, W.H., Juday, C. and Birge, E.A., The anaerobic fermentation of lake deposits., in Int. Rev. Hydrobiol, n. 26, 1932.

[:0-1] Michael T. Madigan, John M. Martinko, Kelly S. Bender, Danial H. Buckley, David A. Stahl, Brock. Biologia dei microrganismi, Pearson.

[2] Broda E, Two kinds of lithotrophs missing in nature, in Zeitschrift für Allgemeine Mikrobiologie, n. 17, 1977.

[:1-3] Mike S.M. Jetten, Marc Strous, Katinka T. van de Pas-Schoonen, Jos Schalk, Udo G.J.M. van Dongen, Astrid A. van de Graaf, Susanne Logemann, Gerard Muyzer, Mark C.M. van Loosdrecht, J. Gijs Kuenen, The anaerobic oxidation of ammonium, in FEMS Microbiology Reviews, n. 22, 1999.

[4] Boumann H. A.; et al., Biophysical properties of membrane lipids of anammox bacteria: I. Ladderane phospholipids form highly organized fluid membranes, in Biochim Biophys Acta., 2009.

[5] Allgeier, R.J., Peterson, W.H., Juday, C. and Birge, E.A., The anaerobic fermentation of lake deposits., in Int. Rev. Hydrobiol, n. 26, 1932.

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