Fasa Chemosynthesis, Organisma, Perbezaan dengan Fotosintesis

The Chemosynthesis Ini adalah proses biologi ciri organisma autotrofik tertentu yang mengeksploitasi tenaga kimia untuk menukar bahan tak organik menjadi bahan organik. Ia berbeza dari fotosintesis di mana yang kedua menggunakan tenaga dari cahaya matahari.

Organisma yang mampu melaksanakan chemosynthesis adalah, secara amnya, prokariot seperti bakteria dan mikroorganisma lain seperti gerbang, yang mengekstrak tenaga dari reaksi yang melibatkan pengoksidaan sebatian yang sangat kecil.

Fotografi oleh Riftia Pachyptila, organisma chemosynthetic (Sumber: Program NOA Okeanos Explorer, Ekspedisi Rift 2011 [Domain Awam] melalui Wikimedia Commons)

Contoh yang paling biasa bakteria kimia adalah bakteria nitrifying, yang mengoksidakan ammonium untuk menghasilkan nitrogen dioksida, serta bakteria sulfur, yang mampu mengoksidakan asid sulfurik, sulfur dan sebatian sulfur lain.

[TOC]

Asal konsep

Ahli mikrobiologi Sergei Winogradsky, pada tahun 1890, adalah saintis pertama yang membicarakan kewujudan proses kimia yang mungkin, kerana dia mengandaikan bahawa harus ada proses yang serupa dengan fotosintesis yang menggunakan sumber tenaga yang berbeza dari cahaya matahari ke cahaya matahari.

Walau bagaimanapun, istilah "chemosynthesis" dicipta pada tahun 1897 oleh pfeffer. Teori Winogradsky terbukti pada tahun 1977 semasa ekspedisi yang dibuat oleh kapal selam "Alvin" ke arah perairan laut, di sekitar Kepulauan Galapagos.

Dalam ekspedisi ini, saintis di atas kapal selam menemui ekosistem bakteria yang wujud dengan kehadiran bahan bukan organik dan lain -lain dalam simbiosis dengan beberapa haiwan laut invertebrata.

Pada masa ini, pelbagai ekosistem chemosynthetic diketahui di seluruh dunia, terutamanya yang dikaitkan dengan persekitaran laut dan lautan dan, pada tahap yang lebih rendah, dengan ekosistem daratan. Dalam persekitaran ini, mikroorganisma chemosynthetic mewakili pengeluar utama bahan organik penting.

Fasa

Chemosynthesis berlaku, hampir selalu, di antara muka persekitaran aerobik dan anaerobik sederhana, di mana produk akhir penguraian anaerobik dan sejumlah besar oksigen tertumpu.

Seperti fotosintesis, chemosynthesis mempunyai fasa yang jelas: oksidatif dan biosintetik. Yang pertama menggunakan sebatian bukan organik dan semasa bahan organik kedua berlaku.

Fasa oksidatif

Semasa fasa pertama ini dan bergantung kepada jenis organisma yang dipertimbangkan, pelbagai jenis sebatian tak organik yang dikurangkan seperti ammonia, sulfur dan derivatifnya, besi, beberapa derivatif nitrogen, hidrogen, dan lain -lain.

Dalam fasa ini, pengoksidaan sebatian ini mengeluarkan tenaga yang dieksploitasi untuk fosforilasi ADP, membentuk ATP, salah satu mata wang tenaga utama makhluk hidup dan, sebagai tambahan, mengurangkan kuasa dihasilkan dalam bentuk molekul NADH.

Ia boleh melayani anda: Flora dan Fauna Jalisco: Spesies Perwakilan

Keanehan proses chemosynthetic mempunyai kaitan dengan mana bahagian ATP yang dihasilkan digunakan untuk mendorong pengangkutan terbalik rantaian elektron, untuk mendapatkan lebih banyak ejen pengurangan dalam bentuk NADH.

Ringkas.

Fasa biosintesis

Biosintesis bahan organik (sebatian berkarbonat) berlaku terima kasih kepada penggunaan tenaga yang terkandung dalam ikatan tinggi -energi ATP dan kuasa pengurangan yang disimpan dalam molekul NADH.

Fasa kedua chemosynthesis ini adalah "homolog" yang mana ia berlaku semasa fotosintesis, kerana penetapan atom karbon diberikan dalam molekul organik.

Sama, karbon dioksida (CO2) ditetapkan dalam bentuk karbon organik, sementara ATP menjadi ADP dan fosfat bukan organik.

Organisma chemosynthetic

Terdapat pelbagai jenis mikroorganisma chemosynthetic, sebagai doktor dan lain -lain yang diwajibkan. Ini bermakna sesetengah bergantung secara eksklusif pada chemosynthesis untuk mendapatkan tenaga dan bahan organik, dan yang lain melakukannya jika persekitarannya keadaan mereka.

Mikroorganisma chemosynthetic tidak begitu berbeza dengan mikroorganisma lain, kerana mereka juga memperoleh tenaga dari proses pengangkutan elektron di mana molekul seperti flavinas, quinonas dan cytochromes terlibat.

Dari tenaga ini, mereka dapat mensintesis komponen selular dari gula yang disintesis secara dalaman terima kasih kepada pengurangan asimilasi karbon dioksida.

Sesetengah penulis menganggap bahawa organisma chemosynthetic boleh dibahagikan kepada chemio-organoautotrophs dan chemio-lithoautotrophs, mengikut jenis kompaun dari mana mereka mengekstrak tenaga, yang boleh menjadi organik atau bukan organik, masing-masing.

Setakat prokariot, kebanyakan organisma chemosynthetic adalah bakteria gram -negatif, biasanya genre Pseudomonas dan yang lain berkaitan. Antaranya ialah:

- Bakteria Nitrifying.

- Bakteria yang mampu mengoksidakan sulfur dan sebatian sulfur (Sulfur bakteria).

- Bakteria yang mampu mengoksidakan hidrogen (Bakteria Hidrogen).

- Bakteria mampu mengoksida besi (Bakteria besi).

Mikroorganisma chemosynthetic menggunakan jenis tenaga yang akan hilang dalam sistem biosfera. Ini merupakan banyak kepelbagaian biodiversiti dan kepadatan penduduk banyak ekosistem di mana pengenalan bahan organik sangat terhad.

Boleh melayani anda: Persaingan khusus: ciri, jenis dan contoh

Klasifikasinya ada kaitan dengan sebatian yang mampu menggunakan penderma elektron.

Bakteria Nitrifying

Mereka ditemui pada tahun 1890 oleh Winogradsky dan beberapa genre yang diterangkan setakat ini bentuk agregat yang dikelilingi oleh membran yang sama. Mereka biasanya terpencil dari persekitaran daratan.

Nitrifikasi membayangkan pengoksidaan ammonium (NH4) kepada nitrit (NO2-) dan nitrit (NO2-) ke nitrat (NO3-). Kedua -dua kumpulan bakteria yang mengambil bahagian dalam proses ini, sering wujud bersama di habitat yang sama untuk memanfaatkan kedua -dua jenis sebatian menggunakan CO2 sebagai sumber karbon.

Bakteria yang mampu mengoksidakan sulfur dan sebatian sulfur

Ini adalah bakteria yang mampu mengoksidakan sebatian sulfur anorganik dan mendepositkan sulfur di dalam sel di petak tertentu. Di dalam kumpulan ini, beberapa bakteria filamen dan bukan filamen dari pelbagai genre bakteria pilihan dan wajib dikelaskan.

Organisma ini dapat menggunakan sebatian sulfur yang sangat toksik untuk kebanyakan organisma.

Kompaun yang paling biasa digunakan oleh bakteria jenis ini adalah gas H2S (asid sulfurik). Walau bagaimanapun, mereka juga boleh menggunakan sulfur asas, thiosulfates, ahli politik, sulfida logam dan molekul lain seperti penderma elektron.

Sebahagian daripada bakteria ini merit asid pH untuk berkembang, jadi mereka dikenali sebagai bakteria acidophilic, sementara yang lain dapat melakukannya pada pH neutral, lebih dekat dengan "normalisasi".

Kebanyakan bakteria ini boleh membentuk "katil" atau biofilm dalam pelbagai jenis persekitaran, tetapi terutama di longkang industri perlombongan, di mata air panas sulfur dan sedimen lautan.

Mereka biasanya dipanggil bakteria tidak berwarna, kerana mereka berbeza dari bakteria hijau dan ungu yang lain yang merupakan photoautotrophies yang mereka tidak mempunyai pigmen dalam apa jua bentuk, selain tidak memerlukan cahaya matahari.

Bakteria yang mampu mengoksidakan hidrogen

Dalam kumpulan ini bakteria yang mampu berkembang di media mineral dengan atmosfera yang kaya dengan hidrogen dan oksigen dan satu -satunya sumber karbon adalah karbon dioksida.

Berikut adalah bakteria gram negatif dan gram positif, yang mampu berkembang dalam keadaan heterotropik dan yang boleh mempunyai pelbagai jenis metabolisme.

Hidrogen berkumpul dari pecah anaerobik molekul organik, yang dicapai oleh bakteria fermentatif yang berbeza. Unsur ini merupakan sumber penting bakteria dan gerbang chemosynthetic.

Mikroorganisma yang mampu menggunakannya sebagai penderma elektron berbuat demikian berkat kehadiran hidrogenase enzim yang berkaitan dengan membrannya, serta kehadiran oksigen sebagai penerima elektronik.

Ia boleh melayani anda: Flora dan Fauna Perancis: Spesies Utama

Bakteria mampu mengoksidakan besi dan mangan

Kumpulan bakteria ini dapat menggunakan tenaga yang dihasilkan dari pengoksidaan mangan atau besi dalam keadaan ferus ke keadaan ferriknya. Ia juga termasuk bakteria yang mampu berkembang dengan kehadiran thiosulfates seperti penderma hidrogen bukan organik.

Dari sudut pandang ekologi, pengoksidaan besi dan bakteria magnesium adalah penting untuk detoksifikasi alam sekitar, kerana kepekatan logam toksik yang dibubarkan berkurangan.

Organisma simbiotik

Sebagai tambahan kepada bakteria kehidupan percuma, terdapat beberapa haiwan invertebrata yang mendiami persekitaran yang tidak ramah dan yang dikaitkan dengan jenis bakteria kimia tertentu untuk bertahan.

Penemuan simbol pertama berlaku selepas kajian cacing tiub gergasi, Riftia Pachyptila, kekurangan saluran pencernaan dan memperoleh tenaga penting dari tindak balas yang dibuat oleh bakteria yang mana ia dikaitkan.

Perbezaan dengan fotosintesis

Ciri -ciri organisma chemosynthetic yang paling tersendiri ialah mereka menggabungkan keupayaan untuk menggunakan sebatian bukan organik untuk mendapatkan tenaga dan kuasa pengurangan, serta dengan berkesan menetapkan molekul karbon dioksida. Sesuatu yang boleh berlaku dalam ketiadaan cahaya matahari.

Fotosintesis dilakukan oleh tumbuh -tumbuhan, alga dan beberapa jenis bakteria dan protozoa. Gunakan tenaga dari cahaya matahari untuk mendorong transformasi karbon dioksida dan air (fotolisis) ke dalam oksigen dan karbohidrat, melalui pengeluaran ATP dan NADH.

Chemosynthesis, sebaliknya, mengeksploitasi tenaga kimia yang dikeluarkan dari tindak balas pengurangan oksida untuk menetapkan molekul karbon dioksida dan menghasilkan gula dan air berkat memperoleh tenaga dalam bentuk ATP dan mengurangkan kuasa.

Dalam chemosynthesis, tidak seperti fotosintesis, tiada pigmen yang terlibat dan tiada oksigen dihasilkan sebagai produk sekunder.

Rujukan

1. Dubilier, n., Bergin, c., & Lott, c. (2008). Kepelbagaian Symbiotik dalam Haiwan Marin: Seni memanfaatkan Chemosynthesis. Kajian semula jadi mikrobiologi, 6(10), 725-740.
2. Engel, a. S. (2012). Chemoautotrophy. Ensiklopedia gua, (1997), 125-134.
3. Engager, e., Ross, f., & Bailey, D. (2009). Konsep dalam Biologi (Edisi ke -13.). McGraw-Hill.
4. Kinne, atau. (1975). Ekologi Marin. (Sama ada. Kinne, ed.), Comput. Menghiburkan. (Edisi ke -2., Vol. Ii). John Wiley & Sons. https: // doi.org/10.1145/973801.973803
5. Baca, h. (1962). Iv. Sub pemikiran mengenai energetik chemosynthesis. Simposium mengenai Autrofi.
6. Kadar, m., & Lovett, G. (2013). Pengeluaran Utama: Asas Ekosistem. Dalam Fundamen Sains Ekosistem (ms. 27-51). Elsevier Inc.