Chemosynteza

Chemosynteza – starszy ewolucyjnie od fotosyntezy i mniej od niej skomplikowany sposób autotrofizmu. Przeprowadzają go bakterie nazywane chemoautotrofami, których źródłem energii do asymilacji dwutlenku węgla (CO₂) są reakcje utlenienia prostszych związków nieorganicznych lub metanu. Odgrywa ona bardzo ważną rolę w obiegach pierwiastków ważnych biologicznie (np. azotu, węgla lub fosforu). Asymilacja dwutlenku węgla rozpoczyna się od karboksylacji rybulozo-1,5-bisfosforanu.

Chemosyntezę można podzielić na dwa etapy:

1. utlenianie związku chemicznego (odpowiednik fazy jasnej fotosyntezy, w którym dany organizm uwalnia energię użyteczną biologicznie (ATP),
2. związanie CO₂ i produkcja glukozy (na tej samej zasadzie co faza ciemna fotosyntezy).

Wydajność chemosyntezy wynosi od 3 do 30%. Wydajność jest liczona jako stosunek energii zgromadzonej w związkach węgla a energii powstającej podczas utleniania reduktorów.

Przykłady chemosyntezy

Bakterie chemosyntetyzujące podzielono na:

• bakterie nitryfikacyjne:

bakterie z rodzaju Nitrosomonas (wykorzystują utlenianie amoniaku do azotynów):

2NH₃ + 3O₂ → 2HNO₂ + 2H₂O + energia (ok. 664 kJ)

bakterie z rodzaju Nitrobacter (wykorzystują utlenianie azotynów do azotanów):

2HNO₂ + O₂ → 2HNO₃ + energia (ok. 151 kJ)

• bakterie siarkowe utleniające siarkowodór, siarkę pierwiastkową, tiosiarczany (S₂O2−3), tetrationiany (S₄O2−6) i inne nieorganiczne związki siarki:

bakterie z rodzaju Beggiatoa (utleniają siarkowodór do siarki pierwiastkowej):

2H₂S + O₂ → 2H₂O + 2S + energia (ok. 273 kJ)

bakterie z rodzaju Thiotrix (utleniają wolną siarkę do kwasu siarkowego):

2S + 2H₂O + 3O₂ → 2H₂SO₄ + energia (ok. 1193 kJ)

• bakterie wodorowe:

utleniają wodór do wody:

2H₂ + O₂ → 2H₂O + energia (ok. 479 kJ)

• bakterie żelazowe:

utleniają sole żelaza(II) do żelaza(III):

2Fe(HCO₃)₂ + 1/2O₂ + H₂O → 2Fe(OH)₃ + 4CO₂ + energia (ok. 168 kJ)

• karboksybakterie:

utleniają tlenek węgla (CO) do dwutlenku węgla (CO₂):

2CO + O₂ → 2CO₂ + energia