Статью подготовили специалисты образовательного сервиса Zaochnik.
Хемосинтез: определение и механизмы, представители живого с хемосинтезом
Содержание:
Хемосинтез
Что такое хемосинтез как биохимический процесс
Известно деление всех живых организмов, населяющих планету, по способу получения ими энергии на 2 типа: автотрофы и гетеротрофы.
Автотрофы — это организмы, которые могут синтезировать органические соединения из неорганических при помощи различных источников энергии. Почти все автотрофные организмы — это фотосинтетики. К ним принадлежит группа организмов, которые используют для обеспечения процессов биосинтеза энергию солнечного света.
Еще одна группа живых организмов — хемотрофы или хемосинтетики: для обеспечения реакций синтеза они используют энергию, освобожденную во время окисления органических соединений.
Что такое хемосинтез?
Хемосинтез — это отдельный тип питания, в ходе которого происходит синтез органических соединений из неорганических при помощи энергии химических реакций.
Организмы с хемосинтезом
Какие организмы отличаются непривычным для нас типом питания? Стоит отметить, что процесс хемосинтеза в живых организмах изучается учеными достаточно долго. Хемосинтез был открыт российским микробиологом С. Н. Виноградским — произошло это в 1887 году.
Хемосинтетики — это также отдельные группы бактерий, включая нитрифицирующие, железобактерии, бесцветные серобактерии и др.
В процессе биохимических реакций нитрифицирующие бактерии осуществляют последовательное окисление аммиака до нитритов (позже — до нитратов). Серобактерии, в свою очередь, окисляют сероводород и прочие соединения серы до серной кислоты. Железобактерии получают энергию в результате окисления соединений двухвалентного железа до трехвалентного.
В процессах превращения химических элементов в биохимическом круговороте веществ хемосинтетикам принадлежит ключевая роль. Почти все процессы превращения химических элементов в биосфере осуществляется только при участии живых организмов.
Механизм хемосинтеза
Остановимся на процессе хемосинтеза подробнее. Бактерии, у которых хлорофилл отсутствует, также получили возможность питаться автотрофным типом питания. При этом, необходимую для реакций синтеза энергию они получают по-другому, чем растительные клетки. Еще раз напомним, что открытие этого типа обмена принадлежит российскому ученому С. Н. Виноградскому (1887).
Для синтеза бактериями используется энергия химических реакций. У них есть специальный ферментный аппарат, с помощью которого они превращают энергию химических реакций в химическую энергию соединений — именно они и синтезируются.
Среди хемосинтетиков особенно стоит выделить азотфиксирующие и нитрифицирующие бактерии. Они находятся в почве и окисляют аммиак, который появляется в результате гниения органических остатков до азотной кислоты.
Эта кислота вступает в реакцию с минеральными соединениями почвы и трансформируется в соли азотной кислоты. Это двухфазный процесс.
Первая фаза — окисление аммиака до азотистой кислоты.
2NH₃+3O₂→2HNO₂+2H₂O+158 ккал.
После этого азотистая кислота превращается в азотную.
2HNO₂+O2→2HNO₃+38 ккал.
Если говорить о серобактериях, то у них осуществляется окисление сероводорода.
2H₂S+O2→2HNO₂+2S.
В некоторых случаях (при недостатке сероводорода) происходит окисление образованной серы до серной кислоты.
2S+3O2+2H₂O→2H₂SO₄+115 ккал.
Железобактерии участвуют в преобразовании закиси железа в окись железа.
4FeCO₃+O₂+6H₂O→4Fe(OH)₃+4CO₂+81 ккал.
Как видно из приведенных выше уравнений химических реакций, хемосинтетики — типичные автотрофы. Они способны самостоятельно синтезировать нужные органические вещества из неорганических соединений при помощи энергии, которая освобождается в ходе окислительных процессов.
Навигация по статьям