IJzeretende bacteriën

In de zomer van 2021 ontdekten mensen in de haven van Zelzate in Vlaanderen enorme hoeveelheden roest onder hun boten. De veroorzaker was een bacterie. Bekend is dat sommige bacteriesoorten roestvorming bevorderen. Maar de snelheid waarmee de schepen in Zelzate roestten was ongekend. In een van de jachten zat een put van acht mm diep in materiaal van amper een jaar oud.

 

Opdrachten

1  Bekijk ‘Roestbacterie vreet aan boot van Jürgen: ‘M’n motor is zelfs helemaal aangetast’’ en lees ‘Boten zwaar beschadigd door ijzeretende bacteriën: moeten we ons zorgen maken?’.
a  Volgens de reportage van Omroep Zeeland zijn op de damwanden bij Sas van Gent sporen van de bacterie aangetroffen. Om welke sporen gaat het?
b  Welke hypothese heeft de onderzoeker Elzinga over de toename van het aantal ijzeretende bacteriën in de haven van Zelzate?
c  Welke mogelijke oplossing noemt Elzinga om de boten en andere stalen constructies in het water te beschermen tegen de bacterie?
d  De bacteriesoort in de haven leeft van voedingsstoffen in het water. Is de soort autotroof of heterotroof?
e  De bacteriën eten niet echt ijzer. Wel raakt het ijzer aangetast door de zuren die ontstaan bij de afbraak van organische stoffen door de bacteriën. Amerikaanse onderzoekers constateerden bijvoorbeeld dat na een olieramp in de Golf van Mexico scheepswrakken sneller vergaan dan voor de ramp. Licht toe hoe dit gebeurt.

2  Bekijk de video ‘Iron oxidizing bacteria’ van 2.03-2.36. Gallionella ferruginea is een bacteriesoort, die in water opgelost ijzer kan oxideren, waardoor ijzeroxide (roest) ontstaat. Dit roest verandert in een kokertje rond de bacterie. Doordat de bacterie voorwaarts beweegt en tegelijkertijd draait, heeft het kokertje een typische spiraalvorm.

a  Binas 79A Door middel van welk celonderdeel beweegt een bacterie?
b  Welke celonderdelen passeert het ijzeroxide in het transport vanaf het grondplasma van de bacterie tot buiten de cel?
c  Licht toe dat de celwand van deze bacterie niet stevig hoeft te zijn.

3  Een heel andere groep in zee levende ijzerbacteriën gebruikt de energie die vrijkomt uit de oxidatie van tweewaardig ijzer (Fe²⁺) naar driewaardig ijzer (Fe³⁺). Met behulp van deze energie maken zij hun eigen organische stoffen.
a  Zijn deze ijzerbacteriën autotroof of heterotroof?
b  Planten maken hun eigen voedingsstoffen met behulp van (zon)licht. Zij zijn foto-autotroof. Wetenschappers noemen de bacteriën die hun eigen organische stoffen maken op de manier zoals deze ijzerbacteriën chemo-autotroof. Leg het woord chemo-autotroof uit.
c  Licht toe dat deze bacteriën scheepswrakken en stalen funderingen van olieplatforms kunnen afbreken.

4  Veel van de chemo-autotrofe bacteriën leven in zee op plaatsen waar de zoutconcentratie van het water sterk wisselt. Dat betekent osmotische problemen: bij een hoge zoutconcentratie in het omringende water krimpen de bacteriecellen en bij een lage concentratie zwellen de cellen op.
a  Licht toe dat bij hoge zoutconcentratie van het omringende water de bacteriecellen krimpen.
b  Lees het artikel ‘Titanic and the iron-eating bacteria’. Watermoleculen hebben een elektrisch positief geladen kant en een elektrisch negatief geladen kant (dipolen). Door deze positieve en negatieve ladingen trekken zij elkaar aan. Daardoor blijven in zuiver water de moleculen bij elkaar. Ionen van zouten doorbreken echter die structuur.
Om osmotische problemen tegen te gaan, gebruikt de ijzeretende bacterie Halomonas de stof ectoïne. Het door de bacteriën gemaakte ectoïne versterkt de waterstofbruggen. Daardoor blijft in een heel zoute omgeving een dun laagje water als een filmpje rond de bacterie. Leg uit dat de bacterie dan niet krimpt.
c  Licht toe dat ectoïne in oogdruppels droge ogen tegengaat.

 

Bronnen

Omroep Zeeland: ‘Roestbacterie vreet aan boot van Jürgen: ‘M’n motor is zelfs helemaal aangetast’’
AD: ‘Boten zwaar beschadigd door ijzeretende bacteriën: moeten we ons zorgen maken?’
Bernard Jenni: ‘Iron oxidizing bacteria’
Science in School: ‘Titanic and the iron-eating bacteria’

 

Meer weten?

Wikipedia: ‘Iron-oxidizing bacteria’
NCBI: ‘Topical Ectoine: A Promising Molecule in the Upper Airways Inflammation—A Systematic Review’

 

Wil je meer weten over onze biologie methode Nectar?

Naar website

Meer informatie over dit onderwerp kun je vinden in Nectar (4e editie) 4 vwo H2 Cel en leven.