Kemosyntese

Kemosyntese  er en metode til autotrofisk ernæring , hvor oxidationsreaktioner af uorganiske forbindelser tjener som energikilde til syntese af organiske stoffer fra CO 2 . En lignende mulighed for at opnå energi bruges kun af bakterier eller arkæer . Dette fænomen blev opdaget i 1887 af den russiske videnskabsmand S. N. Vinogradsky . Mikroorganismer , der er i stand til kemosyntese, kaldes Vinogradsky anoroxidanter . Navnet kemosyntese blev introduceret af den tyske kemiker og botaniker Wilhelm Pfeffer .i 1897.

Det skal bemærkes, at den energi, der frigives ved oxidationsreaktioner af uorganiske forbindelser , ikke direkte kan bruges i assimileringsprocesser . Først omdannes denne energi til energien fra makroerge bindinger af ATP , og først derefter bruges den på syntese af organiske forbindelser.

Kemolitoautotrofe organismer

• Jernbakterier ( Geobacter, Gallionella ) oxiderer jernholdigt jern til jern.
• Svovlbakterier ( Desulfuromonas , Desulfobacter , Beggiatoa ) oxiderer svovlbrinte til molekylært svovl eller til svovlsyresalte .
• Nitrificerende bakterier ( NitrobacteraceaeNitrosomonas _, Nitrosococcus ) oxiderer ammoniak , dannet under nedbrydning af organisk materiale, til salpetersyre og salpetersyre , som i vekselvirkning med jordmineraler danner nitritter og nitrater .
• tioniske bakterier ( ThiobacillusAcidithiobacillus _) er i stand til at oxidere thiosulfater , sulfitter , sulfider og molekylært svovl til svovlsyre (ofte med et signifikant fald i opløsningens pH), oxidationsprocessen adskiller sig fra svovlbakteriers (især ved at tioniske bakterier ikke aflejrer sig) intracellulært svovl). Nogle repræsentanter for thioniske bakterier er ekstreme acidofiler (i stand til at overleve og formere sig, når opløsningens pH falder til 2), i stand til at modstå høje koncentrationer af tungmetaller og oxidere metallisk og jernholdigt jern ( Acidithiobacillus ferrooxidans ) og udvaske tungmetaller fra malme .
• Hydrogenbakterier ( Hydrogenophilus) er i stand til at oxidere molekylært hydrogen, er moderate termofile (vokser ved en temperatur på 50 °C)

Fordeling og økologiske funktioner

Kemosyntetiske organismer (for eksempel svovlbakterier ) kan leve i havene på store dybder, på de steder, hvor svovlbrinte kommer ud af jordskorpens brud i vandet . Naturligvis kan lyskvanter ikke trænge ind i vand til en dybde på omkring 3-4 kilometer (de fleste af havets riftzoner er på denne dybde). Således er kemosyntetika de eneste organismer på Jorden, der ikke er afhængige af sollysets energi og er de primære producenter . Kemosyntetiske organismer kan forbruges af andre organismer i havet eller danne symbiotiske associationer med heterotrofer. Kæmpe polychaete orme bruger bakterier i deres trofosomertil binding af kuldioxid (ved at bruge svovlbrinte som energikilde) til fremstilling af sukker og aminosyrer [1] . Svovl opnås i nogle reaktioner [2]

I stedet for at frigive ilt, når kuldioxid er fikseret under fotosyntesen , omdannes svovlbrinte til vandopløselige svovlkugler under kemosyntesen. I bakterier, der er i stand til kemoauthorfi i form af kemosyntese, såsom lilla svovlbakterier[3] , lilla svovlkugler farver cytoplasmaet i den tilsvarende farve. Store dyrepopulationer kan opretholdes af kemosyntetiske bakterier og arkæer i hvide og sorte rygere , methanklatrater , kolde siver , hvalkroppe, isolerede underjordiske vandhuler .

På den anden side frigives ammoniak, som bruges af nitrificerende bakterier, til jorden, når planter- eller dyrerester rådner. I dette tilfælde afhænger den vitale aktivitet af kemosyntetika indirekte af sollys, da ammoniak dannes under henfaldet af organiske forbindelser opnået fra solens energi.

Kemosyntetikas rolle for alle levende væsener er meget stor, da de er et uundværligt led i det naturlige kredsløb af de vigtigste grundstoffer: svovl, nitrogen, jern osv. Kemosyntetika er også vigtige som naturlige forbrugere af sådanne giftige stoffer som ammoniak og svovlbrinte. Af stor betydning er nitrificerende bakterier, som beriger jorden med nitrater og nitrit, en form for kvælstof , der overvejende optages af planter. Nogle kemosyntetiske stoffer (især svovlbakterier) bruges til spildevandsrensning.

Ifølge nuværende skøn kan biomassen af ​​den "underjordiske biosfære ", som især ligger under havbunden og omfatter kemosyntetiske anaerobe metanoxiderende arkæbakterier , overstige den i resten af ​​biosfæren. [fire]

Det er blevet antaget, at kemosyntese kan understøtte liv under overfladen af ​​Mars , Jupiters måne Europa og andre planeter [5] . Kemosyntese kan også være den første type metabolisme, der forekommer på Jorden, hvilket fører til cellulær respiration og fotosyntese senere .

Se også

• Litotrofer#Repræsentanter
• Fotosyntese
• Autotrofer
• Heterotrofer
• Radiosyntese

Noter

1. ↑ Bioteknologi til miljøstyring og  ressourcegenvinding . - Springer, 2013. - S. 179. - ISBN 9788132208761 .
2. ↑ Campbell NA ea (2008) Biology 8. udg. Pearson International Edition, San Francisco. ISBN 978-0-321-53616-7
3. ↑ De lilla fototrofiske bakterier  . — Dordrecht: Springer, 2009. — ISBN 9781402088148 .
4. ↑ Elements Science News: Rigt mikrobielt liv fundet 1.626 m under havbunden
5. ↑ Julian Chela-Flores (2000): "Terrestrial microbes as candidates for survival on Mars and Europa", i: Seckbach, Joseph (red.) Journey to Diverse Microbial Worlds: Adaptation to Exotic Environments , Springer, pp. 387-398. ISBN 0-7923-6020-6

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk norsk Universalis