Главная  >  Наука   >  Биология


Хемосинтез

09 мая 2018, 108

Хемосинтез — один из двух способов автотрофного питания наряду с фотосинтезом.

Автотрофными называют организмы, которые производят из неорганических веществ органические. Автотрофы подразделяются на две группы:

- фототрофы: растения, существующие благодаря фотосинтезу,

- хемотрофы: бактерии и безъядерные одноклеточные археи (существующие благодаря хемосинтезу).

Хемосинтез - процесс, при котором организмы-хемотрофы используют реакции окисления неорганических соединений как источник энергии для синтеза органических веществ.

Хемосинтез осуществляется благодаря энергии, выделяющейся при химических реакциях окисления различных неорганических соединений:

- водорода,

- сероводорода,

- аммиака,

- оксида железа (II)

- и др.

Соответственно, в зависимости от используемых веществ организмы-хемосинтетики подразделяют на:

- серобактерии. Живут в пресных и соленых водоемах с повышенным содержанием серы H2S, издающими очень характерный запах. Известны случаи симбиозов этих организмов с трубчатыми червями и моллюсками, обитающими в придонном иле.

Восстанавливают соединения серы, используя для окисления сероводород, сульфиды, сульфаты, политионаты и другие вещества:

2S + 3O2 + 2H2O → 2H2SO4 + E

Некоторые серобактерии в ходе хемосинтеза накапливают элементарную серу как в клетках, так и вне их. Это используется при проблемы дополнительной аэрации и закисления почв.

- железобактерии. Распространены в пресных и соленых водоемах: нитчатые и железоокисляющие лептотриксы, галлионеллы, сферотиллюсы и металлогениумы. Суть их хемосинтеза в изменении валентности железа с двух до трех по формуле:

4FeCO3 + O2 + 6H2O → Fe(OH)3 + 4CO2 + E (энергия)

Образующийся углекислый газ связывается в органические вещества. При котором выделяется небольшое количество энергии, поэтому железобактерии осуществляют этот процесс очень интенсивно. В результате их жизнедеятельности на планете образовались залежи железных и марганцевых руд. В промышленности их используют для получения чистой меди.

- Азотфиксирующие бактерии. Большинство их обитают на корнях бобовых и злаковых растений. Растения обеспечивают их углеводами, синтезированными в ходе фотосинтеза, а бактерии продуцируют азот для полноценного развития корневой системы.

Энергию получают путем окисления аммиака и азотистой кислоты, благодаря чему играют важную роль в круговороте азота.

Состоят из двух групп:

- нитрифицирующие бактерии. Окисляют аммиак и азотистую кислоту.

- денитрификаторы превращают нитраты в газообразный азот.

В природе нитрифицирующие и денитрификаторы сосуществуют как симбионты с растениями.

Типичные представители: нитрозомонас, азотобактер, нитрозоспира.

При окислении аммиака выделяется более 600 кДж, а при окислении азотистой кислоты – только около 150 кДж.

Все азотфиксирующие бактерии обогащают почвы и сильно повышают урожайность растений.

- Водородокисляющие бактерии. В основном существуют в почве, окисляя водород при анаэробном разложении органики микроорганизмами.

2H2 + O2 → 2H2O + E

Эта реакция катализируется ферментом гидрогеназой.

- Метанобразующие археи и бактерии.

Типичные представители: метаносарцины, метанобактерии, метанококки. Строгие анаэробы, существуют в бескислородной среде. Восстанавливают углекислый газ до метана с помощью водорода по формуле:

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O + E

***

Процесс хемосинтеза протекает без энергии солнечного света, поэтому хемосинтетики могут жить на любой глубине океанов и под землей.

По современным оценкам, подземная биомасса, состоящая из хемосинтезирующих анаэробных архебактерий, может превышать по весу биомассу остальной биосферы.

Читайте также:



 
©  Фонд "Русская Цивилизация", 2004 | Контакты