Fazy ​​chemosyntezy, organizmy, różnice z fotosyntezą

Chemosynteza Jest to charakterystyczny proces biologiczny niektórych organizmów autotroficznych, który wykorzystuje energię chemiczną do przekształcania substancji nieorganicznych w materię organiczną. Różni się od fotosyntezy, w której ta ostatnia wykorzystuje energię ze światła słonecznego.

Organizmy zdolne do wykonywania chemosyntezy są ogólnie prokarioty, takie jak bakterie i inne mikroorganizmy, takie jak łuki, które wydobywają energię z reakcji, które obejmują utlenianie bardzo małych związków.

Fotografia Riftia Pachyptila, organizm chemosyntetyczny (źródło: NOA Okeanos Explorer Program, Rift Expedition 2011 [Public Domena] za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Najczęstszymi przykładami bakterii chemicznych są bakterie nitryfikujące, które utleniają amonę do wytwarzania dwutlenku azotu, a także bakterie siarki, zdolne do utleniania kwasu siarkowego, siarki i innych związków siarkowych.

[TOC]

Pochodzenie koncepcji

Mikrobiolog Siergei Winogradsky w 1890 r. Był pierwszym naukowcem, który mówił o możliwym istnieniu procesów chemicznych, ponieważ założył, że powinien istnieć proces podobny do fotosyntezy, który wykorzystywał źródło energii odmienne od światła słonecznego do światła słonecznego do słonecznego.

Jednak termin „chemosynteza” został wymyślony w 1897 r. Przez Pfeffera. Teorie Winogradsky zostały udowodnione w 1977 roku podczas wyprawy dokonanej przez okręt podwodny „Alvina” w kierunku głębokich wód oceanu, wokół wysp Galapagos.

W tej wyprawie naukowcy na pokładzie łodzi podwodnej odkryli ekosystemy bakteryjne, które trwają w obecności materii nieorganicznej i innych w symbiozie z niektórymi bezkręgowcami zwierząt morskich.

Obecnie różne ekosystemy chemosyntetyczne są znane na całym świecie, szczególnie związane ze środowiskami morskimi i oceanicznymi oraz, w mniejszym stopniu, z ekosystemami lądowymi. W tych środowiskach mikroorganizmy chemosyntetyczne reprezentują ważnych podstawowych producentów materii organicznej.

Fazy

Chemosynteza występuje, prawie zawsze, na interfejsie średnich środowisk aerobowych i beztlenowych, w których końcowe produkty rozkładu beztlenowego i duże ilości tlenu są skoncentrowane.

Podobnie jak fotosynteza, chemosynteza ma fazy dobrze zdefiniowane: oksydacyjny i biosyntetyczny. Pierwszy wykorzystuje związki nieorganiczne i podczas drugiej materii organicznej występują.

Faza oksydacyjna

W tej pierwszej fazie i w zależności od rodzaju organizmu, który jest rozważany, różne rodzaje zmniejszonych związków nieorganicznych, takich jak amoniak, siarka i jego pochodne, żelazo, niektóre pochodne azotu, wodoru itp.

W tej fazie utlenianie tych związków uwalnia energię wykorzystywaną do fosforylacji ADP, tworząc ATP, jedną z głównych walut energetycznych żywych istot.

Może ci służyć: Flora i fauna Jalisco: reprezentatywne gatunki

Specyficzność procesu chemosyntetycznego ma na celu, z którą częścią generowanej ATP jest używana do napędzania odwrotnego transportu łańcucha elektronów, aby uzyskać więcej czynników redukujących w postaci NADH.

Podsumowując, ten etap składa się z tworzenia ATP z utleniania odpowiednich dawców elektronów, których biologicznie użyteczna energia jest wykorzystywana w fazie biosyntezy.

Faza biosyntezy

Biosynteza materii organicznej (związków gazowanych) występuje dzięki zastosowaniu energii zawartej w wiązaniach o wysokiej energii ATP i mocy zmniejszającej przechowywaną w cząsteczkach NADH.

Ta druga faza chemosyntezy jest „homologiczna”, do której występuje podczas fotosyntezy, ponieważ utrwalanie atomów węgla jest podawane w cząsteczkach organicznych.

W tym samym dwutlenek węgla (CO2) jest ustalony w postaci węgli organicznych, podczas gdy ATP staje się ADP i fosforanem nieorganicznym.

Organizmy chemosyntetyczne

Istnieją różne rodzaje mikroorganizmów chemosyntetycznych, ponieważ niektórzy lekarze i inni zobowiązani. Oznacza to, że niektóre zależą wyłącznie od chemosyntezy w celu uzyskania energii i materii organicznej, a inne robią to, jeśli środowisko je warunkuje.

Mikroorganizmy chemosyntetyczne nie różnią się bardzo od innych mikroorganizmów, ponieważ uzyskują również energię z procesów transportu elektronów, w których biorą udział cząsteczki, takie jak flawiny, chinonas i cytochromy.

Na podstawie tej energii są w stanie syntetyzować składniki komórkowe z cukrów, które są wewnętrznie syntetyzowane dzięki zmniejszeniu asymilacji dwutlenku węgla.

Niektórzy autorzy uważają, że organizmy chemosyntetyczne można podzielić na chemio-organoautotrofy i chemio-lithoautotrofy, zgodnie z rodzajem związku, z którego wydobywają energię, które mogą być odpowiednio organiczne lub nieorganiczne, odpowiednio organiczne lub nieorganiczne.

Jeśli chodzi o prokarioty, większość organizmów chemosyntetycznych to bakterie gramowe, zwykle gatunku Pseudomonas i inne powiązane. Wśród nich są:

- Bakterie nitryfikujące.

- Bakterie zdolne do utleniania związków siarki i siarki (Siarka bakteryjna).

- Bakterie zdolne do utleniania wodoru (Bakterie wodorowe).

- Bakterie zdolne do utleniania żelaza (Bakterie żelaza).

Chemosyntetyczne mikroorganizmy wykorzystują rodzaj energii, która zostałaby utracona w systemie biosfery. Stanowią one większość różnorodności biologicznej i gęstości zaludnienia wielu ekosystemów, w których wprowadzenie materii organicznej jest bardzo ograniczone.

Może ci służyć: konkurencja wewnątrzgólna: cechy, typy i przykłady

Jego klasyfikacja ma związek ze związkami, które są zdolne do używania dawców elektronów.

Bakterie nitryfikujące

Zostały odkryte w 1890 roku przez Winogradsky'ego, a niektóre z opisanych do tej pory gatunków agregatów otoczonych tą samą membraną. Są one powszechnie izolowane z środowisk lądowych.

Nitryfikacja implikuje utlenianie amonu (NH4) dla azotynów (NO2-) i azotynów (NO2-) do azotanów (NO3-). Dwie grupy bakterii, które uczestniczą w tym procesie, często współistnieją w tym samym siedlisku, aby skorzystać z obu rodzajów związków, stosują CO2 jako źródło węgla.

Bakterie zdolne do utleniania związków siarki i siarki

Są to bakterie zdolne do utleniania nieorganicznych związków siarki i osadzania siarki wewnątrz komórki w określonych przedziałach. W ramach tej grupy klasyfikowane są niektóre nitkowate i niefilamowe bakterie różnych gatunków bakterii opcjonalnych i obowiązkowych.

Organizmy te są w stanie stosować związki siarki, które są wysoce toksyczne dla większości organizmów.

Związkiem najczęściej stosowanym przez tego rodzaju bakterie jest gaz H2S (kwas siarkowy). Mogą jednak również używać elementarnej siarki, tiosulfonów, polityków, siarczków metali i innych cząsteczek, takich jak dawcy elektronów.

Niektóre z tych bakterii zasługują na pH kwasu, więc są one znane jako bakterie kwasofilowe, podczas gdy inne mogą to robić przy neutralnym pH, bliżej „normalności”.

Wiele z tych bakterii może tworzyć „łóżka” lub biofilmy w różnych typach środowisk, ale szczególnie w drenach przemysłu górniczego, w gorących źródłach siarki i w osadach oceanicznych.

Zazwyczaj nazywane są bakteriami bezbarwnymi, ponieważ różnią się od innych bakterii zielonych i fioletowych, które są fotoutotrofie, których nie mają żadnych pigmentów, oprócz tego, że nie potrzebują światła słonecznego.

Bakterie zdolne do utleniania wodoru

W tej grupie znajdują się bakterie zdolne do rosnące w pożywkach mineralnych z atmosferami bogatymi w wodór i tlen i których jedynym źródłem węgla jest dwutlenek węgla.

Oto bakterie Gram Negative i Gram, zdolne do wzrostu w warunkach heterotroficznych i które mogą mieć różne rodzaje metabolizmu.

Wodór gromadzi się z beztlenowego pęknięcia cząsteczek organicznych, które osiągają różne bakterie fermentacyjne. Ten element jest ważnym źródłem chemosyntetycznych bakterii i łuków.

Mikroorganizmy zdolne do użycia go jako dawcy elektronów robią to dzięki obecności wodorazy enzymu związanego z jej błonami, a także obecność tlenu jako elektronicznego akceptora.

Może ci służyć: flora i fauna Francji: główne gatunki

Bakterie zdolne do utleniania żelaza i manganu

Ta grupa bakterii jest w stanie wykorzystać wygenerowaną energię utleniania manganu lub żelaza w stanie żelaza do stanu żelaza. Obejmuje również bakterie zdolne do wzrostu w obecności tiosiarczanów, takich jak nieorganiczni dawcy wodoru.

Z ekologicznego punktu widzenia utlenianie bakterii żelaza i magnezu są ważne dla detoksykacji środowiska, ponieważ stężenie rozpuszczonych metali toksycznych zmniejsza się.

Organizmy symbiotyczne

Oprócz bakterii wolnych życiowych, istnieją niektóre zwierzęta bezkręgowców, które zamieszkują niegościnne środowiska i są związane z niektórymi rodzajami bakterii chemicznych w celu przeżycia.

Odkrycie pierwszych symbionów miało miejsce po badaniu gigantycznego robaka rurkowego, Riftia pachyptila, Brak przewodu pokarmowego i uzyskuje energię życiową z reakcji wykonanych przez bakterie, z którymi jest powiązany.

Różnice z fotosyntezą

Najbardziej charakterystyczną cechą organizmów chemosyntetycznych jest to, że łączą one zdolność do stosowania związków nieorganicznych w celu uzyskania energii i mocy redukcyjnej, a także skutecznego naprawy cząsteczek dwutlenku węgla. Coś, co może się zdarzyć przy całkowitym braku światła słonecznego.

Fotosynteza jest wykonywana przez rośliny, glony i niektóre rodzaje bakterii i pierwotniaków. Użyj energii ze światła słonecznego, aby napędzać transformację dwutlenku węgla i wody (fotoliza) do tlenu i węglowodanów, poprzez produkcję ATP i NADH.

Z drugiej strony chemosynteza wykorzystuje energię chemiczną uwalnianą z reakcji redukcji tlenku w celu ustawienia cząsteczek dwutlenku węgla i wytwarzania cukrów i wody dzięki uzyskaniu energii w postaci ATP i mocy zmniejszającej.

W chemosyntezy, w przeciwieństwie do fotosyntezy, nie są zaangażowane żadne pigmenty i nie powstaje tlen jako produkt wtórny.

Bibliografia

1. Dubilier, n., Bergin, c., & Lott, C. (2008). Różnorodność symbiotyczna u zwierząt morskich: sztuka uprawiania chemosyntezy. Nature Reviews Microbiology, 6(10), 725-740.
2. Engel, a. S. (2012). Chemoautotrofii. Encyklopedia jaskiń, (1997), 125-134.
3. Engager, e., Ross, f., & Bailey, D. (2009). Pojęcia w biologii (13 wyd.). McGraw-Hill.
4. Kinne lub. (1975). Ekologia morska. (ALBO. Kinne, wyd.), Oblicz. Bawić się. (2 wyd., Tom. Ii). John Wiley & Sons. https: // doi.Org/10.1145/973801.973803
5. Przeczytaj, h. (1962). Iv. Sub Myśli na temat energetyki chemosyntezy. Sympozjum na temat autropii.
6. Pace, m., & Lovett, G. (2013). Produkcja pierwotna: fundament ekosystemów. W Podstawy nauki o ekosystemie (PP. 27-51). Elsevier Inc.