Kemoszintézis

A kemoszintézis az autotróf táplálkozás  egyik módszere , amelyben a szervetlen vegyületek oxidációs reakciói energiaforrásként szolgálnak a CO 2 - ből történő szerves anyagok szintéziséhez . Hasonló energiaszerzési lehetőséget csak baktériumok vagy archaeák használnak . Ezt a jelenséget S. N. Vinogradsky orosz tudós fedezte fel 1887 -ben . A kemoszintézisre képes mikroorganizmusokat Vinogradsky anoroxidánsoknak nevezte . A kemoszintézis elnevezést Wilhelm Pfeffer német kémikus és botanikus vezette be 1897-ben.

Megjegyzendő, hogy a szervetlen vegyületek oxidációs reakcióiban felszabaduló energia közvetlenül nem hasznosítható az asszimilációs folyamatokban . Először ez az energia az ATP makroerg kötéseinek energiájává alakul át , majd csak ezután fordítják szerves vegyületek szintézisére .

Kemolitoautotróf szervezetek

• Vasbaktériumok ( Geobacter, Gallionella ) vas(II) vasat vas(III) oxiddá oxidál.
• A kénbaktériumok ( Desulfuromonas , Desulfobacter , Beggiatoa ) a hidrogén-szulfidot molekuláris kénné vagy kénsavsókká oxidálják .
• Nitrifikáló baktériumok ( Nitrobacteraceae, Nitrosomonas, Nitrosococcus ) oxidálja a szerves anyagok bomlása során keletkező ammóniát salétromsavvá és salétromsavvá , amelyek a talaj ásványi anyagaival kölcsönhatásba lépve nitriteket és nitrátokat képeznek .
• tionos baktériumok ( Thiobacillus, Acidithiobacillus) képesek tioszulfátokat , szulfitokat , szulfidokat és molekuláris ként kénsavvá oxidálni (gyakran az oldat pH-értékének jelentős csökkenésével), az oxidációs folyamat eltér a kénbaktériumokétól (főleg, hogy a tionos baktériumok nem rakódnak le intracelluláris kén). A tionos baktériumok egyes képviselői szélsőséges acidofilek (képesek túlélni és szaporodni, ha az oldat pH -ja 2-re csökken), képesek ellenállni a nehézfémek nagy koncentrációjának, valamint a fémes és vasvasat (Acidithiobacillus ferrooxidans) oxidálják, és nehézfémeket kioldanak az ércekből . .
• Hidrogén baktériumok ( Hydrogenophilus) képesek oxidálni a molekuláris hidrogént, mérsékelten termofilek (50 °C hőmérsékleten nőnek)

Eloszlás és ökológiai funkciók

A kemoszintetikus szervezetek (például kénbaktériumok ) nagy mélységben élhetnek az óceánokban , olyan helyeken, ahol a hidrogén-szulfid a földkéreg repedéseiből kerül ki a vízbe . Természetesen a fénykvantumok nem tudnak behatolni a vízbe körülbelül 3-4 kilométeres mélységig ( az óceán repedészónáinak többsége ebben a mélységben van). Így a kemoszintetikus anyagok az egyetlen olyan organizmus a Földön, amelyek nem függenek a napfény energiájától, és az elsődleges termelők . A kemoszintetikus organizmusokat más élőlények is elfogyaszthatják az óceánban, vagy szimbiotikus társulásokat alkothatnak heterotrófokkal. Az óriás polichaeta férgek baktériumokat használnak trofoszómáikbanszén - dioxid megkötésére (energiaforrásként hidrogén-szulfid felhasználásával) cukrokat és aminosavakat termelve [1] . Egyes reakciókban ként keletkezik [2]

Ahelyett, hogy a fotoszintézis során a szén-dioxid rögzítésekor oxigént szabadítana fel , a hidrogén-szulfid a kemoszintézis során vízben oldható kéngömbökké alakul. Olyan baktériumokban, amelyek képesek kemoszintézis formájában kemoauthorofiára, például lila kénbaktériumokban[3] , a lila kéngömbök a megfelelő színre festik a citoplazmát. Nagy állatpopulációkat kemoszintetikus baktériumok és archaeák tarthatnak fenn fehér és fekete dohányzókban , metán-klatrátok , hidegszivárgók , bálnatetemek, elszigetelt földalatti barlangok .

Másrészt a nitrifikáló baktériumok által használt ammónia a növényi vagy állati maradványok rothadásakor kerül a talajba. Ebben az esetben a kemoszintetikus anyagok létfontosságú tevékenysége közvetve a napfénytől függ, mivel a Nap energiájából nyert szerves vegyületek bomlása során ammónia képződik.

A kemoszintetikus anyagok szerepe minden élőlény számára nagyon nagy, hiszen nélkülözhetetlen láncszemei ​​a legfontosabb elemek természetes körforgásában: kén, nitrogén, vas stb. A kemoszintetikus anyagok fontosak az olyan mérgező anyagok természetes fogyasztóiként is hidrogén-szulfid. Nagy jelentőséggel bírnak a nitrifikáló baktériumok, amelyek nitrátokkal és nitritekkel gazdagítják a talajt, amely a nitrogén túlnyomórészt a növények által felvett formája. Egyes kemoszintetikus anyagokat (különösen a kénbaktériumokat) szennyvíztisztításra használnak.

A jelenlegi becslések szerint a "földalatti bioszféra " biomasszája , amely különösen a tengerfenék alatt fekszik és kemoszintetikus anaerob metánoxidáló archaebaktériumokat tartalmaz, meghaladhatja a bioszféra többi részének biomasszáját. [négy]

Feltételezték, hogy a kemoszintézis képes fenntartani az életet a Mars , a Jupiter Europa holdja és más bolygók felszíne alatt [5] . A kemoszintézis lehet az anyagcsere első típusa is a Földön, amely a későbbiekben sejtlégzéshez és fotoszintézishez vezet .

Lásd még

• Litotrófok#Képviselők
• Fotoszintézis
• Autotrófok
• Heterotrófok
• Radioszintézis

Jegyzetek

1. ↑ Biotechnológia a környezetgazdálkodáshoz és az erőforrás-  visszanyeréshez . - Springer, 2013. - P. 179. - ISBN 9788132208761 .
2. ↑ Campbell NA ea (2008) Biology 8. szerk. Pearson International Edition, San Francisco. ISBN 978-0-321-53616-7
3. ↑ A lila fototróf baktériumok  . — Dordrecht: Springer, 2009. — ISBN 9781402088148 .
4. ↑ Elements Science News: Gazdag mikrobiális életet találtak 1626 méterrel a tengerfenék alatt
5. ↑ Julian Chela-Flores (2000): "Terrestrial microbes as jelölts for survival on Mars and Europa", in: Seckbach, Joseph (ed.) Journey to Diverse Microbial Worlds: Adaptation to Exotic Environments , Springer, pp. 387–398. ISBN 0-7923-6020-6

Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán Nagy norvég Universalis