Faze kemosinteze, organizmi, razlike s fotosintezo

The Kemosinteza To je značilen biološki proces nekaterih avtotrofičnih organizmov, ki izkorišča kemično energijo za pretvorbo anorganskih snovi v organsko snovi. Se razlikuje od fotosinteze, v kateri slednji porabi energijo od sončne svetlobe.

Organizmi, ki so sposobni izvajati kemosintezo, so na splošno prokarioti, kot so bakterije in drugi mikroorganizmi, kot so loki, ki izvlečejo energijo iz reakcij, ki vključujejo oksidacijo zelo majhnih spojin.

Photography avtorja Riftia Pachyptila, kemosintetski organizem (vir: programa Noa Okeanos Explorer, Rift Expedition 2011 [javna domena] prek Wikimedia Commons)

Najpogostejši primeri kemijskih bakterij so nitrificirajoče bakterije, ki oksidirajo amonij za proizvodnjo dušikovega dioksida, pa tudi žveplove bakterije, ki lahko oksidirajo žveplovo kislino, žveplo in druge žveplove spojine.

[TOC]

Izvor koncepta

Mikrobiolog Sergej Winogradsky je bil leta 1890 prvi znanstvenik, ki je spregovoril o možnem obstoju kemijskih procesov, saj je domneval, da mora obstajati postopek, podoben procesu fotosinteze, ki je porabil vir energije, ki se razlikuje od sončne svetlobe, ki se razlikuje od sončne svetlobe.

Vendar je izraz "kemosinteza" skoval leta 1897 Pfeffer. Teorije Winogradskyja so bile dokazane leta 1977 med odpravo, ki jo je naredila podmornica "Alvin" proti globokim vodam oceana, okoli otokov Galapagos.

V tej odpravi so znanstveniki na podmornici odkrili bakterijske ekosisteme, ki v prisotnosti anorganske snovi preživljajo v simbiozi z nekaterimi nevretenčarskimi morskimi živalmi.

Trenutno so po vsem svetu znani različni kemosintetski ekosistemi, še posebej povezani z morskim in oceanskim okoljem in v manjši meri z zemeljskimi ekosistemi. V teh okoljih kemosintetski mikroorganizmi predstavljajo pomembne primarne proizvajalce organske snovi.

Faze

Kemosinteza se skoraj vedno pojavlja na vmesniku srednjega aerobnega in anaerobnega okolja, kjer so končni produkti anaerobne razgradnje in velike količine kisika koncentrirani.

Tako kot fotosinteza ima tudi kemosinteza dobro definirane faze: oksidativna in biosintetična. Prva uporablja anorganske spojine in med drugo organsko snovjo.

Oksidativna faza

V tej prvi fazi in glede na vrsto organizma, ki se upošteva, različne vrste zmanjšanih anorganskih spojin, kot so amonijak, žveplo in njeni derivati, železo, nekateri derivati ​​dušika, vodika itd.

V tej fazi oksidacija teh spojin sprošča energijo, ki se izkorišča za fosforilacijo ADP, tvori ATP, eno glavnih energetskih valut živih bitij, poleg tega.

Lahko vam služi: Jaliscova flora in favna: reprezentativna vrsta

Posebnost kemosintetskega procesa je povezana s katerim ustvarjenim delom, ki se ustvari.

Če povzamemo, je ta faza sestavljena iz tvorbe ATP iz oksidacije ustreznih darovalcev elektronov, katerih biološko uporabna energija se uporablja v fazi biosinteze.

Faza biosinteze

Biosinteza organske snovi (gazirane spojine) se pojavlja zahvaljujoč uporabi energije, ki jo vsebujejo visoke energijske vezi ATP, in zmanjšano moč, shranjeno v molekulah NADH.

Ta druga faza kemosinteze je "homologna", do katere se pojavi med fotosintezo, saj je fiksacija ogljikovih atomov podana v organskih molekulah.

V istem je ogljikov dioksid (CO2) pritrjen v obliki organskih ogljikov, medtem ko ATP postane ADP in anorganski fosfat.

Kemosintetski organizmi

Obstajajo različne vrste kemosintetskih mikroorganizmov, ki so nekateri zdravniki in drugi dolžni. To pomeni, da so nekateri odvisno izključno od kemosinteze za pridobivanje energije in organske snovi, drugi.

Kemosintetski mikroorganizmi se ne razlikujejo zelo od drugih mikroorganizmov, saj pridobivajo tudi energijo iz procesov prenosa elektronov, kjer sodelujejo molekule, kot so flavinas, quinonas in citokromi.

Iz te energije lahko sintetizirajo celične komponente iz sladkorjev, ki se notranje sintetizirajo zaradi zmanjšanja asimilacije ogljikovega dioksida.

Nekateri avtorji menijo, da lahko kemosintetske organizme razdelimo na kemio-organoautotrofs in kemio-litoautotrofi, glede na vrsto spojine, iz katere izvlečejo energijo, ki je lahko organska ali anorganska.

Kar zadeva prokariote, je večina kemosintetskih organizmov gram -negativne bakterije, običajno žanra Pseudomonas in drugi povezani. Med temi so:

- Nitrificirajoče bakterije.

- Bakterije, ki so sposobne oksidacije žveplovih in žveplovih spojin (Bakterijski žveplo).

- Bakterije, ki lahko oksidirajo vodik (Vodikove bakterije).

- Bakterije, ki so sposobne oksidacije železa (Železove bakterije).

Kemosintetski mikroorganizmi uporabljajo vrsto energije, ki bi se izgubila v sistemu biosfere. Ti predstavljajo velik del biotske raznovrstnosti in gostote prebivalstva številnih ekosistemov, kjer je uvedba organske snovi zelo omejena.

Vam lahko služi: intra -specifično konkurenco: značilnosti, vrste in primeri

Njegova razvrstitev je povezana z spojinami, ki so sposobne uporabljati darovalce elektronov.

Nitrificirajoče bakterije

Leta 1890 so jih odkrili Winogradsky in nekateri doslej opisani žanri tvorijo agregate, ki jih obdaja ista membrana. Običajno so izolirani iz kopenskih okolij.

Nitrifikacija pomeni amonijevo oksidacijo (NH4) nitritom (NO2-) in nitritom (NO2-) za nitrate (NO3-). Dve skupini bakterij, ki sodelujeta v tem procesu, pogosto sobivata v istem habitatu, da bi izkoristili obe vrsti spojin, uporabljata CO2 kot vir ogljika.

Bakterije, ki so sposobne oksidacije žvepla in žveplovih spojin

To so bakterije, ki lahko oksidirajo anorganske žveplove spojine in odlagajo žveplo v celici v določenih oddelkih. V tej skupini so razvrščene nekatere filamentne in nefilamentne bakterije različnih žanrov neobveznih in obveznih bakterij.

Ti organizmi lahko uporabljajo žveplove spojine, ki so zelo strupene za večino organizmov.

Spojina, ki jo najpogosteje uporablja ta vrsta bakterij, je plin H2S (žveplova kislina). Vendar pa lahko uporabljajo tudi osnovno žveplo, tiosulfate, politike, kovinske sulfide in druge molekule, kot so darovalci elektronov.

Nekatere od teh bakterij si zaslužijo kislinsko pH, zato so znane kot acidofilne bakterije, druge pa lahko to storijo pri nevtralnem pH, bližje "normalnosti".

Mnoge od teh bakterij lahko tvorijo "postelje" ali biofilme v različnih vrstah okolja, predvsem pa v odtokih rudarskih industrij, v vročih izvirih žvepla in v oceanskih usedlinah.

Običajno se imenujejo brezbarvne bakterije, saj se razlikujejo od drugih zelenih in vijoličnih bakterij, ki so fotoavtotrofije, ki jih nimajo nobenih pigmentov, poleg tega, da ne potrebujejo sončne svetlobe.

Bakterije, ki so sposobne oksidacije vodika

V tej skupini so bakterije, ki lahko rastejo v mineralnih medijih z atmosfero, bogato z vodikom in kisikom, in katerih edini vir ogljika je ogljikov dioksid.

Tu so gram negativne in gram pozitivne bakterije, ki lahko rastejo v heterotrofnih pogojih in imajo lahko različne vrste metabolizmov.

Vodik se kopiči iz anaerobne rupture organskih molekul, ki jo dosegajo različne fermentacijske bakterije. Ta element je pomemben vir kemosintetskih bakterij in lokov.

Mikroorganizmi, ki jih lahko uporabijo kot darovalec elektronov.

Lahko vam služi: flora in favna Francije: glavna vrsta

Bakterije, ki so sposobne oksidacije železa in mangana

Ta skupina bakterij lahko uporabi ustvarjeno energijo oksidacije mangana ali železa v železovem stanju. Vključuje tudi bakterije, ki lahko rastejo v prisotnosti tiosulfatov, kot so anorganski darovalci vodika.

Z ekološkega vidika so za razstrupljanje v okolju pomembne oksidacijske bakterije železa in magnezija, saj se koncentracija raztopljenih strupenih kovin zmanjšuje.

Simbiotski organizmi

Poleg bakterij proste življenjske dobe je nekaj nevretenčarjev, ki naseljujejo nevsiljivo okolje in so povezane z določenimi vrstami kemičnih bakterij za preživetje.

Odkritje prvih sim silmionov se je zgodilo po preučevanju orjaškega cevi, RIFTIA PACHYPTILA, primanjkuje prebavnega trakta in pridobi vitalno energijo od reakcij, ki jih izvajajo bakterije, s katerimi je povezana.

Razlike s fotosintezo

Najbolj značilna značilnost kemosintetskih organizmov je, da združujejo sposobnost uporabe anorganskih spojin za pridobivanje energije in redukcije, pa tudi učinkovito pritrditev molekul ogljikovega dioksida. Nekaj, kar se lahko zgodi v popolni odsotnosti sončne svetlobe.

Fotosintezo izvajajo rastline, alge in nekatere vrste bakterij in protozojev. Z energijo s sončne svetlobe poganjate transformacijo ogljikovega dioksida in vode (fotoliza) v kisik in ogljikove hidrate s proizvodnjo ATP in NADH.

Kemosinteza po drugi strani izkorišča kemično energijo, ki se sprošča iz reakcij oksida-redukcije, da nastavi molekule ogljikovega dioksida in proizvaja sladkor in vodo, zahvaljujoč pridobivanju energije v obliki ATP in reduciranja moči.

Pri kemosintezi, za razliko od fotosinteze, ni vpletenih pigmentov in kot sekundarni produkt se ne proizvaja kisik.

Reference

1. Dubilier, n., Bergin, c., & Lott, c. (2008). Simbiotska raznolikost pri morskih živalih: umetnost uporabe kemosinteze. Nature pregleduje mikrobiologijo, 6(10), 725–740.
2. Engel, a. S. (2012). Kemoautotrofija. Enciklopedija jam, (1997), 125-134.
3. Engager, npr., Ross, f., & Bailey, D. (2009). Koncepti biologije (13. izd.). McGraw-Hill.
4. Kinne, ali. (1975). Morska ekologija. (Bodisi. Kinne, ed.), Računalnik. Zabavati. (2. izd., Vol. Ii). John Wiley & Sons. https: // doi.org/10.1145/973801.973803
5. Preberi, h. (1962). Iv. Pod misli o energiji kemosinteze. Simpozij o avtotrofiji.
6. Tempo, m., & Lovett, g. (2013). Primarna proizvodnja: temelj ekosistemov. V Temelji znanosti o ekosistemu (str. 27-51). Elsevier Inc.