Chemosinteza

Chemosinteza  este o metodă de nutriție autotrofă , în care reacțiile de oxidare ale compușilor anorganici servesc ca sursă de energie pentru sinteza substanțelor organice din CO 2 . O opțiune similară pentru obținerea energiei este folosită doar de bacterii sau arhee . Acest fenomen a fost descoperit în 1887 de omul de știință rus S. N. Vinogradsky . Microorganisme capabile de chimiosinteză, numite Vinogradsky anoroxidanți . Denumirea de chimiosinteză a fost introdusă de chimistul și botanistul german Wilhelm Pfeffer . în 1897.

De remarcat faptul că energia eliberată în reacţiile de oxidare a compuşilor anorganici nu poate fi utilizată direct în procesele de asimilare . În primul rând, această energie este convertită în energia legăturilor macroergice ale ATP și abia apoi este cheltuită pentru sinteza compușilor organici.

Organisme chemolitoautotrofe

• Bacteriile de fier ( Geobacter, Gallionella ) oxidează fierul feros în feric.
• Bacteriile cu sulf ( Desulfuromonas , Desulfobacter , Beggiatoa ) oxidează hidrogenul sulfurat în sulf molecularsau în săruri de acid sulfuric .
• Bacteriile nitrificante ( Nitrobacteraceae, Nitrosomonas, Nitrosococcus ) oxidează amoniacul , format în timpul descompunerii materiei organice, la acizi nitriși și azotici , care, interacționând cu mineralele din sol , formează nitriți și nitrați .
• bacterii tionice ( Thiobacillus, Acidithiobacillus) sunt capabili să oxideze tiosulfații , sulfiții , sulfurile și sulful molecular la acid sulfuric (adesea cu o scădere semnificativă a pH-ului soluției), procesul de oxidare diferă de cel al bacteriilor cu sulf (în special, prin faptul că bacteriile tionice nu se depun sulf intracelular). Unii reprezentanți ai bacteriilor tionice sunt acidofili extremi (capabili să supraviețuiască și să se înmulțească atunci când pH -ul soluției scade la 2), capabili să reziste la concentrații mari de metale grele și să oxideze fierul metalic și feros ( Acidithiobacillus ferrooxidans ) și să elimine metalele grele din minereuri . .
• Bacteriile cu hidrogen ( Hydrogenophilus) sunt capabili să oxideze hidrogenul molecular, sunt termofili moderati (cresc la o temperatură de 50 °C)

Distribuție și funcții ecologice

Organismele chemosintetice (de exemplu, bacteriile cu sulf ) pot trăi în oceane la adâncimi mari, în acele locuri în care hidrogenul sulfurat iese din fracturile scoarței terestre în apă . Desigur, quanta luminii nu poate pătrunde în apă până la o adâncime de aproximativ 3-4 kilometri (majoritatea zonelor de rift ale oceanului se află la această adâncime). Astfel, chimiosinteticele sunt singurele organisme de pe Pământ care nu depind de energia luminii solare și sunt producătorii primari . Organismele chemosintetice pot fi consumate de alte organisme din ocean sau pot forma asociații simbiotice cu heterotrofe. Viermii poliheți giganți folosesc bacterii în trofozomii lorpentru legarea dioxidului de carbon (folosind hidrogen sulfurat ca sursă de energie) producând zaharuri și aminoacizi [1] . Sulful se obține în unele reacții [2]

În loc să elibereze oxigen atunci când dioxidul de carbon este fixat în timpul fotosintezei , hidrogenul sulfurat este transformat în globule de sulf solubile în apă în timpul chemosintezei. În bacterii capabile de chimioautorofie sub formă de chemosinteză, cum ar fi bacteriile cu sulf violet[3] , globulele de sulf violet colorează citoplasma în culoarea corespunzătoare. Populațiile mari de animale pot fi menținute prin bacterii chimisintetice și arhee la fumătorii albi și negri , clatrații de metan , infiltrațiile reci , carcasele de balene ., pesteri izolate subterane de apa .

Pe de altă parte, amoniacul, care este folosit de bacteriile nitrificatoare, este eliberat în sol atunci când planta sau animalul rămâne putrezitor. În acest caz, activitatea vitală a chimiosinteticelor depinde indirect de lumina soarelui, deoarece amoniacul se formează în timpul descompunerii compușilor organici obținuți din energia Soarelui .

Rolul chimiosinteticelor pentru toate ființele vii este foarte mare, deoarece acestea reprezintă o verigă indispensabilă în ciclul natural al celor mai importante elemente: sulf, azot, fier etc. Chemosinteticele sunt, de asemenea, importante ca consumatori naturali ai unor substanțe toxice precum amoniacul și sulfat de hidrogen. De mare importanță sunt bacteriile nitrificatoare, care îmbogățesc solul cu nitrați și nitriți, o formă de azot absorbită predominant de plante. Unele chimisintetice (în special, bacteriile cu sulf) sunt folosite pentru tratarea apelor uzate.

Conform estimărilor actuale, biomasa „ biosferei subterane ”, care se află în special sub fundul mării și include arheobacterii anaerobe chimio -sintetice oxidante , poate depăși pe cea a restului biosferei. [patru]

S-a emis ipoteza că chimiosinteza poate susține viața sub suprafața lui Marte , a lunii Europa a lui Jupiter și a altor planete [5] . Chemosinteza poate fi, de asemenea, primul tip de metabolism care apare pe Pământ, ducând la respirația celulară și la fotosinteză mai târziu .

Vezi și

• Litotrofe#Reprezentanţi
• Fotosinteză
• Autotrofi
• Heterotrofe
• Radiosinteza

Note

1. ↑ Biotehnologie pentru managementul mediului și valorificarea  resurselor . - Springer, 2013. - P. 179. - ISBN 9788132208761 .
2. ↑ Campbell NA ea (2008) Biology 8. ed. Pearson International Edition, San Francisco. ISBN 978-0-321-53616-7
3. ↑ Bacteriile fototrofice violete  . — Dordrecht: Springer, 2009. — ISBN 9781402088148 .
4. ↑ Elements Science News: Viața microbiană bogată găsită la 1.626 m sub fundul mării
5. ↑ Julian Chela-Flores (2000): „Trestrial microbies as candidates for survival on Mars and Europa”, în: Seckbach, Joseph (ed.) Journey to Diverse Microbial Worlds: Adaptation to Exotic Environments , Springer, pp. 387–398. ISBN 0-7923-6020-6

Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare norvegian Universalis