Chemosynthesephasen, Organismen, Unterschiede mit der Photosynthese

Der Chemosynthese Es ist ein charakteristischer biologischer Prozess bestimmter autotropher Organismen, die chemische Energie ausnutzen, um anorganische Substanzen in organische Substanzen umzuwandeln. Es unterscheidet sich von der Photosynthese, in der letzteres Energie aus Sonnenlicht verbraucht.

Organismen, die die Chemosynthese durchführen können, sind im Allgemeinen Prokaryoten wie Bakterien und andere Mikroorganismen wie Bögen, die Energie aus Reaktionen extrahieren.

Fotografie von Riftia Pachyptila, ein chemosynthetischer Organismus (Quelle: NOA Okeanos Explorer -Programm, Rift Expedition 2011 [Public Domain] über Wikimedia Commons)

Die häufigsten Beispiele für chemische Bakterien sind nitrifizierende Bakterien, die Ammonium oxidieren, um Stickstoffdioxid sowie Schwefelbakterien zu produzieren, die Schwefelsäure, Schwefel und andere Schwefelverbindungen oxidieren können.

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Ursprung des Konzepts

Der Mikrobiologe Sergei Winogradsky war 1890 der erste Wissenschaftler, der über die mögliche Existenz chemischer Prozesse sprach, da er annahm, dass es einen Prozess geben sollte, der der der Photosynthese ähnelt, die eine andere Energiequelle verwendete, die sich vom Sonnenlicht zum Sonnenlicht unterscheidet.

Der Begriff "Chemosynthese" wurde jedoch 1897 von Pfeffer geprägt. Winogradskys Theorien wurden 1977 während der Expedition des U -Bootes „Alvin“ in Richtung der tiefen Gewässer des Ozeans um die Galapagos -Inseln bewiesen.

In dieser Expedition entdeckten Wissenschaftler an Bord des U -Bootes bakterielle Ökosysteme, die sich von der Anwesenheit von anorganischer Materie und anderen in Symbiose mit einigen Wirbellosen marinen Tieren ausgeben.

Gegenwärtig sind verschiedene chemosynthetische Ökosysteme weltweit bekannt, insbesondere im Zusammenhang mit marinen und ozeanischen Umgebungen und in geringerem Maße mit terrestrischen Ökosystemen. In diesen Umgebungen repräsentieren chemosynthetische Mikroorganismen wichtige primäre Hersteller von organischer Substanz.

Phasen

Chemosynthese tritt fast immer an der Grenzfläche von mittleren aeroben und anaeroben Umgebungen auf, in denen die Endprodukte der anaeroben Zersetzung und große Mengen an Sauerstoff konzentriert sind.

Wie die Photosynthese hat die Chemosynthese gut definierte Phasen: eine oxidative und ein Biosynthese. Der erste verwendet anorganische Verbindungen und während der zweiten organischen Substanz tritt auf.

Oxidative Phase

Während dieser ersten Phase und abhängig von der Art des Organismus, der berücksichtigt wird, sind verschiedene Arten von reduzierten anorganischen Verbindungen wie Ammoniak, Schwefel und seine Derivate, Eisen, einige Derivate von Stickstoff, Wasserstoff usw.

In dieser Phase setzt die Oxidation dieser Verbindungen die Energie frei, die für die ADP.

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Eine Besonderheit des chemosynthetischen Prozesses hat zu tun, mit welchem ​​ein Teil des erzeugten Teils des ATP verwendet wird.

Zusammenfassend besteht diese Stufe aus der Bildung von ATP aus der Oxidation geeigneter Elektronenspender, deren biologisch nützliche Energie in der Biosynthesephase verwendet wird.

Biosynthesephase

Die Biosynthese der organischen Substanz (kohlensäurehaltige Verbindungen) erfolgt dank der Verwendung der in den hohen Energiebindungen des ATP enthaltenen Energie und der in den NADH -Molekülen gespeicherten Reduktionsleistung.

Diese zweite Phase der Chemosynthese ist "homolog", zu der sie während der Photosynthese auftritt, da die Fixierung von Kohlenstoffatomen in organischen Molekülen angegeben ist.

Gleiches ist Kohlendioxid (CO2) in Form von organischen Kohlenstücken fixiert, während der ATP ADP und anorganisches Phosphat wird.

Chemosyntheseorganismen

Es gibt verschiedene Arten von chemosynthetischen Mikroorganismen, die einige Ärzte und andere verpflichtet sind. Dies bedeutet, dass einige ausschließlich von der Chemosynthese abhängen, um Energie und organische Substanz zu erhalten, und andere tun dies, wenn die Umwelt sie erhält.

Chemosynthetische Mikroorganismen unterscheiden sich nicht sehr von anderen Mikroorganismen, da sie auch Energie aus Elektronentransportprozessen erhalten.

Aus dieser Energie können sie die zellulären Komponenten aus den Zuckern synthetisieren, die dank der Reduzierung der Assimilation von Kohlendioxid intern synthetisiert werden.

Einige Autoren sind der Ansicht, dass chemosynthetische Organismen in chemioorganoautotrophe und chemio-lithoautotrophen unterteilt werden können.

In Bezug auf Prokaryoten sind die meisten chemosynthetischen Organismen gram -negative Bakterien, normalerweise des Genres Pseudomonas und andere verwandte. Darunter sind:

- Nitrifizing -Bakterien.

- Bakterien, die in der Lage sind, Schwefel- und Schwefelverbindungen zu oxidieren (Bakterienschwefel).

- Bakterien, die Wasserstoff oxidieren können (Wasserstoffbakterien).

- Bakterien, die in der Lage sind, Eisen zu oxidieren (Eisenbakterien).

Chemosynthese -Mikroorganismen verwenden eine Art von Energie, die im Biosphärensystem verloren gehen würde. Diese bilden einen Großteil der biologischen Vielfalt und der Bevölkerungsdichte vieler Ökosysteme, in denen die Einführung der organischen Substanz sehr begrenzt ist.

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Die Klassifizierung hat mit Verbindungen zu tun, die Elektronendonoren verwenden können.

Nitrifizing -Bakterien

Sie wurden 1890 von Winogradsky entdeckt, und einige der bisher beschriebenen Genres bilden Aggregate, die von derselben Membran umgeben sind. Sie sind üblicherweise aus terrestrischen Umgebungen isoliert.

Die Nitrifikation impliziert die Ammoniumoxidation (NH4) gegenüber Nitriten (NO2-) und Nitriten (NO2-) zu Nitraten (NO3-). Die beiden Gruppen von Bakterien, die an diesem Prozess teilnehmen, existieren häufig im selben Lebensraum, um beide Arten von Verbindungen zu nutzen, die CO2 als Kohlenstoffquelle verwenden.

Bakterien, die in der Lage sind, Schwefel- und Schwefelverbindungen zu oxidieren

Dies sind Bakterien, die in der Lage sind, anorganische Schwefelverbindungen zu oxidieren und Schwefel in der Zelle in bestimmten Kompartimenten abzuwehren. Innerhalb dieser Gruppe werden einige filamentöse und nicht filamentöse Bakterien verschiedener Genres optionaler und obligatorischer Bakterien klassifiziert.

Diese Organismen können Schwefelverbindungen verwenden, die für die meisten Organismen sehr giftig sind.

Die von dieser Art von Bakterien am häufigsten verwendete Verbindung ist H2S -Gas (Schwefelsäure). Sie können jedoch auch elementare Schwefel, Thiosulfate, Politiker, Metallsulfide und andere Moleküle wie Elektronenspender verwenden.

Einige dieser Bakterien verdienen den pH -Wert der Säure, um zu wachsen, so dass sie als aureshunde Bakterien bekannt sind, während andere dies bei neutralem pH -Wert tun können, näher an "Normalität", näher an "Normalität".

Viele dieser Bakterien können in verschiedenen Arten von Umgebungen „Betten“ oder Biofilme bilden.

Sie werden normalerweise als farblose Bakterien bezeichnet, da sie sich von anderen grünen und lila Bakterien unterscheiden.

Bakterien, die Wasserstoff oxidieren können

In dieser Gruppe sind Bakterien, die in Mineralmedien wachsen können, mit Atmosphären, die reich an Wasserstoff und Sauerstoff sind und deren einzige Kohlenstoffquelle Kohlendioxid ist.

Hier sind Gram -negative und gram positive Bakterien, die unter heterotrophen Erkrankungen wachsen können, und das kann verschiedene Arten von Metabolismen aufweisen.

Wasserstoff sammelt sich aus dem anaeroben Bruch organischer Moleküle, die durch verschiedene fermentative Bakterien erreicht werden. Dieses Element ist eine wichtige Quelle für chemosynthetische Bakterien und Bögen.

Die Mikroorganismen, die es als Elektronendonor verwenden können.

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Bakterien in der Lage, Eisen und Mangan zu oxidieren

Diese Gruppe von Bakterien kann die erzeugte Energie der Oxidation von Mangan oder Eisen im Eisenzustand in seinen Eisenzustand nutzen. Es umfasst auch Bakterien, die in Gegenwart von Thiosulfaten wie anorganischen Wasserstoffspendern wachsen können.

Aus ökologischer Sicht sind oxidierende Eisen- und Magnesiumbakterien für die Entgiftung der Umwelt wichtig, da die Konzentration von gelösten giftigen Metallen abnimmt.

Symbiotische Organismen

Zusätzlich zu Bakterien des freien Lebens gibt es einige wirbellosen Tiere, die unwirkliche Umgebungen bewohnen und mit bestimmten Arten von chemischen Bakterien verbunden sind, um zu überleben.

Die Entdeckung der ersten Symbionen trat nach der Untersuchung eines riesigen Rohrwurms auf, Riftia Pachyptila, ohne einen Verdauungstrakt und erhält wichtige Energie aus den Reaktionen der Bakterien, mit denen sie assoziiert ist.

Unterschiede mit der Photosynthese

Das charakteristischste Merkmal chemosynthetischer Organismen ist, dass sie die Fähigkeit kombinieren, anorganische Verbindungen zu verwenden, um Energie und Reduzierkraft zu gewinnen und Kohlendioxidmoleküle effektiv zu reparieren. Etwas, das in völliger Abwesenheit von Sonnenlicht passieren kann.

Die Photosynthese wird von Pflanzen, Algen und einigen Arten von Bakterien und Protozoen durchgeführt. Verwenden Sie die Energie aus Sonnenlicht, um die Umwandlung von Kohlendioxid und Wasser (Photolyse) in Sauerstoff und Kohlenhydrate durch die Herstellung von ATP und NADH zu treiben.

Chemosynthese hingegen nutzt chemische Energie, die aus Oxid-Reduktions-Reaktionen freigesetzt wird, um Kohlendioxidmoleküle zu setzen und Zucker und Wasser zu produzieren, dank der Erhaltung von Energie in Form von ATP und Reduzierung der Leistung.

In der Chemosynthese sind im Gegensatz zur Photosynthese keine Pigmente beteiligt und kein Sauerstoff wird als sekundäres Produkt hergestellt.

Verweise

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