Kemosynteesi

Kemosynteesi  on autotrofisen ravitsemuksen menetelmä , jossa epäorgaanisten yhdisteiden hapettumisreaktiot toimivat energialähteenä orgaanisten aineiden synteesille CO 2 : sta . Vastaavaa energian saantivaihtoehtoa käyttävät vain bakteerit tai arkeat . Tämän ilmiön löysi vuonna 1887 venäläinen tiedemies S. N. Vinogradsky . Mikro -organismeja , jotka pystyvät kemosynteesiin, Vinogradsky kutsui anoroksidantteiksi . Nimen kemosynteesi otti käyttöön saksalainen kemisti ja kasvitieteilijä Wilhelm Pfeffer .vuonna 1897.

On huomattava, että epäorgaanisten yhdisteiden hapetusreaktioissa vapautuvaa energiaa ei voida suoraan käyttää assimilaatioprosesseissa . Ensin tämä energia muunnetaan ATP :n makroergisten sidosten energiaksi ja vasta sitten se käytetään orgaanisten yhdisteiden synteesiin .

Kemolitoautotrofiset organismit

• Rautabakteerit ( Geobacter, Gallionella ) hapettavat rautaraudan ferriksi.
• Rikkibakteerit ( Desulfuromonas , Desulfobacter , Beggiatoa )hapettavat rikkivetyä molekyylirikiksitai rikkihapposuoloiksi .
• Nitrifioivat bakteerit ( Nitrobacteraceae, Nitrosomonas, Nitrosococcus ) hapettavat orgaanisen aineen hajoamisen aikana muodostuneen ammoniakin typpi- ja typpihapoiksi , jotka vuorovaikutuksessa maaperän mineraalien kanssa muodostavat nitriittejä ja nitraatteja .
• tionibakteerit ( Thiobacillus, Acidithiobacillus) pystyvät hapettamaan tiosulfaatteja , sulfiitteja , sulfideja ja molekyylirikkiä rikkihapoksi (usein liuoksen pH:n merkittävällä laskulla), hapetusprosessi eroaa rikkibakteerien hapettumisprosessista (etenkin siinä, että tionibakteerit eivät kerrostu solunsisäinen rikki). Jotkut tionisten bakteerien edustajat ovat äärimmäisiä asidofiilejä (pystyvät selviytymään ja lisääntymään, kun liuoksen pH laskee 2:een), kestämään suuria raskasmetallipitoisuuksia ja hapettamaan metallista ja rautapitoista rautaa ( Acidithiobacillus ferrooxidans ) ja uuttamaan raskasmetalleja malmeista . .
• Vetybakteerit ( Hydrogenophilus) kykenevät hapettamaan molekyylivetyä, ovat kohtalaisia ​​termofiilejä (kasvavat 50 °C:n lämpötilassa)

Jakelu ja ekologiset toiminnot

Kemosynteettiset organismit (esimerkiksi rikkibakteerit ) voivat elää valtamerissä suurissa syvyyksissä, paikoissa, joissa rikkivetyä tulee maankuoren murtumista veteen . Tietenkään valokvantit eivät voi tunkeutua veteen noin 3-4 kilometrin syvyyteen (suurin osa valtameren rift - vyöhykkeistä on tällä syvyydellä). Siten kemosynteettiset ainesosat ovat ainoita organismeja maan päällä, jotka eivät ole riippuvaisia ​​auringonvalon energiasta ja ovat ensisijaisia ​​tuottajia . Muut valtameren organismit voivat kuluttaa kemosynteettisiä organismeja tai muodostaa symbioottisia assosiaatioita heterotrofien kanssa. Jättimäiset monisoluiset madot käyttävät bakteereja trofosomeissaanhiilidioksidin sitomiseen ( käyttäen rikkivetyä energialähteenä) tuottaen sokereita ja aminohappoja [1] . Joissakin reaktioissa saadaan rikkiä [2]

Sen sijaan, että rikkivety vapautuisi, kun hiilidioksidi kiinnittyy fotosynteesin aikana , se muuttuu vesiliukoisiksi rikkipalloiksi kemosynteesin aikana. Bakteereissa, jotka kykenevät kemoauthorofiaan kemosynteesin muodossa, kuten violeteissa rikkibakteereissa[3] , violetit rikkipallot värjäävät sytoplasman vastaavalla värillä. Valkoisten ja mustien tupakoitsijoiden kemosynteettiset bakteerit ja arkeatvoivat ylläpitää suuria eläinpopulaatioita, metaaniklatraatteja , kylmätiloja , valaanruhoja, eristetty maanalainen vesiluola .

Toisaalta ammoniakkia, jota nitrifioivat bakteerit käyttävät, vapautuu maaperään, kun kasvi- tai eläinjäännökset mätänevät. Tässä tapauksessa kemosynteettisten aineiden elintärkeä aktiivisuus riippuu epäsuorasti auringonvalosta, koska ammoniakkia muodostuu Auringon energiasta saatujen orgaanisten yhdisteiden hajoamisen aikana .

Kemosynteettisten aineiden rooli kaikille eläville olennoille on erittäin suuri, koska ne ovat välttämätön linkki tärkeimpien alkuaineiden luonnollisessa kierrossa: rikki, typpi, rauta jne. Kemosynteettiset aineet ovat tärkeitä myös myrkyllisten aineiden, kuten ammoniakin ja ammoniakin luonnollisina kuluttajina. rikkivety. Erittäin tärkeitä ovat nitrifioivat bakteerit, jotka rikastavat maaperää nitraateilla ja nitriiteillä, jotka ovat pääasiallisesti kasvien imemä typen muoto. Joitakin kemosynteettisiä aineita (erityisesti rikkibakteereja) käytetään jäteveden käsittelyyn.

Nykyisten arvioiden mukaan erityisesti merenpohjan alla sijaitsevan "maanalaisen biosfäärin " biomassa , joka sisältää kemosynteettisiä anaerobisia metaania hapettavia arkkibakteereja , voi ylittää muun biosfäärin biomassan. [neljä]

On oletettu, että kemosynteesi voi ylläpitää elämää Marsin , Jupiterin kuun Europan ja muiden planeettojen pinnan alla [ 5] . Kemosynteesi voi myös olla ensimmäinen aineenvaihduntatyyppi, joka tapahtuu maan päällä, mikä johtaa myöhemmin soluhengitykseen ja fotosynteesiin .

Katso myös

• Litotrofit#Edustajat
• Fotosynteesi
• Autotrofit
• Heterotrofit
• Radiosynteesi

Muistiinpanot

1. ↑ Biotekniikka ympäristön hallintaan ja resurssien  hyödyntämiseen . - Springer, 2013. - S. 179. - ISBN 9788132208761 .
2. ↑ Campbell NA ea (2008) Biology 8. toim. Pearson International Edition, San Francisco. ISBN 978-0-321-53616-7
3. ↑ Purppuraiset fototrofiset  bakteerit . — Dordrecht: Springer, 2009. — ISBN 9781402088148 .
4. ↑ Elements Science News: Rikasta mikrobistoa löydettiin 1 626 metriä merenpohjan alta
5. ↑ Julian Chela-Flores (2000): "Maan mikrobit ehdokkaina selviytymiseen Marsissa ja Euroopassa", julkaisussa: Seckbach, Joseph (toim.) Journey to Diverse Microbial Worlds: Adaptation to Exotic Environments , Springer, pp. 387-398. ISBN 0-7923-6020-6

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen Hienoa norjalaista Universalis