Fase kemosintesis, organisme, perbedaan dengan fotosintesis

Itu Chemosynthesis Ini adalah proses biologis karakteristik organisme autotrofik tertentu yang mengeksploitasi energi kimia untuk mengubah zat anorganik menjadi bahan organik. Berbeda dari fotosintesis di mana yang terakhir menggunakan energi dari sinar matahari.

Organisme yang mampu melakukan kemosintesis, secara umum, prokariota seperti bakteri dan mikroorganisme lainnya seperti lengkungan, yang mengekstrak energi dari reaksi yang melibatkan oksidasi senyawa yang sangat kecil.

Fotografi oleh Riftia Pachyptila, organisme chemosynthetic (Sumber: Program Explorer NOA Okeanos, Rift Expedition 2011 [domain publik] melalui Wikimedia Commons)

Contoh bakteri kimia yang paling umum adalah bakteri nitrifikasi, yang mengoksidasi amonium untuk menghasilkan nitrogen dioksida, serta bakteri sulfur, yang mampu mengoksidasi asam sulfat, sulfur dan senyawa sulfur lainnya.

[TOC]

Asal konsep

Ahli mikrobiologi Sergei Winogradsky, pada tahun 1890, adalah ilmuwan pertama yang berbicara tentang kemungkinan keberadaan proses kimia, karena ia berasumsi bahwa harus ada proses yang mirip dengan fotosintesis yang menggunakan sumber energi yang berbeda dari sinar matahari ke sinar matahari sinar matahari.

Namun, istilah "chemosynthesis" diciptakan pada tahun 1897 oleh pfeffer. Teori Winogradsky terbukti pada tahun 1977 selama ekspedisi yang dilakukan oleh kapal selam "Alvin" menuju perairan laut yang dalam, di sekitar Kepulauan Galapagos.

Dalam ekspedisi ini, para ilmuwan di atas kapal selam menemukan ekosistem bakteri yang hidup di hadapan materi anorganik dan lainnya dalam simbiosis dengan beberapa hewan laut invertebrata.

Saat ini, berbagai ekosistem kemosintesis dikenal di seluruh dunia, terutama terkait dengan lingkungan laut dan laut dan, pada tingkat yang lebih rendah, dengan ekosistem terestrial. Di lingkungan ini, mikroorganisme kemosintesis mewakili produsen primer penting dari bahan organik.

Fase

Chemosynthesis terjadi, hampir selalu, pada antarmuka lingkungan aerobik medium dan anaerob, di mana produk akhir dekomposisi anaerob dan sejumlah besar oksigen terkonsentrasi.

Seperti fotosintesis, kemosintesis memiliki fase yang ditentukan dengan baik: oksidatif dan biosintesis. Yang pertama menggunakan senyawa anorganik dan selama bahan organik kedua terjadi.

Fase oksidatif

Selama fase pertama ini dan tergantung pada jenis organisme yang dipertimbangkan, berbagai jenis senyawa anorganik yang berkurang seperti amonia, sulfur dan turunannya, zat besi, beberapa turunan dari nitrogen, hidrogen, dll.

Dalam fase ini, oksidasi senyawa ini melepaskan energi yang dieksploitasi untuk fosforilasi ADP, membentuk ATP, salah satu mata uang energi utama makhluk hidup dan, di samping itu, mengurangi daya dihasilkan dalam bentuk molekul NADH NADH dan,.

Itu dapat melayani Anda: flora dan fauna jalisco: spesies representatif

Keunikan dari proses kemosintesis berkaitan dengan bagian ATP yang dihasilkan digunakan untuk mendorong transportasi terbalik dari rantai elektron, untuk mendapatkan lebih banyak agen pereduksi dalam bentuk NADH.

Singkatnya, tahap ini terdiri dari pembentukan ATP dari oksidasi donor elektron yang tepat, yang energi biologisnya berguna digunakan dalam fase biosintesis.

Fase biosintesis

Biosintesis bahan organik (senyawa berkarbonasi) terjadi berkat penggunaan energi yang terkandung dalam ikatan energi tinggi ATP dan daya pereduksi yang disimpan dalam molekul NADH.

Fase kedua kemosintesis ini "homolog" yang terjadi selama fotosintesis, karena fiksasi atom karbon diberikan dalam molekul organik.

Dalam hal yang sama, karbon dioksida (CO2) difiksasi dalam bentuk karbon organik, sedangkan ATP menjadi ADP dan anorganik fosfat.

Organisme kemosintesis

Ada berbagai jenis mikroorganisme kemosintesis, menjadi beberapa dokter dan yang lainnya wajib. Ini berarti bahwa beberapa orang bergantung secara eksklusif pada chemosynthesis untuk mendapatkan energi dan bahan organik, dan yang lain melakukannya jika lingkungan mengkondisikannya.

Mikroorganisme kemosintesis tidak jauh berbeda dari mikroorganisme lainnya, karena mereka juga mendapatkan energi dari proses transportasi elektron di mana molekul seperti flavinas, quinonas dan sitokrom terlibat.

Dari energi ini, mereka dapat mensintesis komponen seluler dari gula yang disintesis secara internal berkat asimilasi pengurangan karbon dioksida.

Beberapa penulis menganggap bahwa organisme chemosynthetic dapat dibagi menjadi chemio-organoautotrophs dan chemio-lithoautotrophs, sesuai dengan jenis senyawa dari mana mereka mengekstraksi energi, yang dapat berupa organik atau anorganik, masing-masing.

Sejauh menyangkut prokariota, sebagian besar organisme kemosintesis adalah bakteri gram -negatif, biasanya dari genre Pseudomonas dan lainnya terkait. Di antaranya adalah:

- Bakteri nitrifikasi.

- Bakteri yang mampu mengoksidasi senyawa sulfur dan sulfur (Sulfur bakteri).

- Bakteri yang mampu mengoksidasi hidrogen (Bakteri hidrogen).

- Bakteri yang mampu mengoksidasi zat besi (Bakteri besi).

Mikroorganisme kemosintesis menggunakan jenis energi yang akan hilang dalam sistem biosfer. Ini merupakan banyak keanekaragaman hayati dan kepadatan populasi dari banyak ekosistem di mana pengenalan bahan organik sangat terbatas.

Dapat melayani Anda: kompetisi intra -spesifik: karakteristik, jenis dan contoh

Klasifikasinya berkaitan dengan senyawa yang mampu menggunakan donor elektron.

Bakteri nitrifikasi

Mereka ditemukan pada tahun 1890 oleh Winogradsky dan beberapa genre yang dijelaskan sejauh ini membentuk agregat yang dikelilingi oleh membran yang sama. Mereka umumnya diisolasi dari lingkungan terestrial.

Nitrifikasi menyiratkan oksidasi amonium (NH4) menjadi nitrit (NO2-) dan nitrit (NO2-) menjadi nitrat (NO3-). Dua kelompok bakteri yang berpartisipasi dalam proses ini, sering kali hidup berdampingan di habitat yang sama untuk memanfaatkan kedua jenis senyawa menggunakan CO2 sebagai sumber karbon.

Bakteri yang mampu mengoksidasi senyawa sulfur dan sulfur

Ini adalah bakteri yang mampu mengoksidasi senyawa sulfur anorganik dan menyimpan sulfur di dalam sel dalam kompartemen tertentu. Dalam kelompok ini, beberapa bakteri filamen dan non -filamen dari berbagai genre bakteri opsional dan wajib diklasifikasikan.

Organisme ini dapat menggunakan senyawa sulfur yang sangat beracun bagi sebagian besar organisme.

Senyawa yang paling umum digunakan oleh bakteri jenis ini adalah gas H2S (asam sulfat). Namun, mereka juga dapat menggunakan sulfur dasar, tiosulfat, politisi, logam sulfida dan molekul lain seperti donor elektron.

Beberapa bakteri ini mendapatkan pH asam untuk tumbuh, sehingga mereka dikenal sebagai bakteri acidophilik, sementara yang lain dapat melakukannya pada pH netral, lebih dekat dengan "normalitas".

Banyak dari bakteri ini dapat membentuk "tempat tidur" atau biofilm di berbagai jenis lingkungan, tetapi terutama di saluran pembuangan industri pertambangan, di mata air panas belerang dan sedimen samudera samudera.

Mereka biasanya disebut bakteri tidak berwarna, karena mereka berbeda dari bakteri hijau dan ungu lainnya yang merupakan photoautotrophies yang mereka tidak memiliki pigmen dalam bentuk apa pun, selain tidak membutuhkan sinar matahari.

Bakteri yang mampu mengoksidasi hidrogen

Pada kelompok ini adalah bakteri yang mampu tumbuh di media mineral dengan atmosfer yang kaya akan hidrogen dan oksigen dan yang satu -satunya sumber karbon adalah karbon dioksida.

Berikut adalah gram negatif dan bakteri positif gram, yang mampu tumbuh dalam kondisi heterotrofik dan yang dapat memiliki berbagai jenis metabolisme.

Hidrogen terakumulasi dari pecahnya anaerob molekul organik, yang dicapai oleh bakteri fermentasi yang berbeda. Elemen ini merupakan sumber penting bakteri kemosintesis dan lengkungan.

Mikroorganisme yang mampu menggunakannya sebagai donor elektron melakukannya berkat adanya enzim hidrogenase yang terkait dengan membrannya, serta keberadaan oksigen sebagai akseptor elektronik.

Ini dapat melayani Anda: Flora dan Fauna dari Prancis: Spesies Utama

Bakteri yang mampu mengoksidasi zat besi dan mangan

Kelompok bakteri ini mampu menggunakan energi yang dihasilkan dari oksidasi mangan atau zat besi dalam keadaan besi dengan keadaan besi. Ini juga termasuk bakteri yang mampu tumbuh di hadapan thiosulfate seperti donor hidrogen anorganik.

Dari sudut pandang ekologis, pengoksidasi zat besi dan bakteri magnesium penting untuk detoksifikasi lingkungan, karena konsentrasi logam toksik terlarut berkurang.

Organisme simbiosis

Selain bakteri kehidupan bebas, ada beberapa hewan invertebrata yang mendiami lingkungan yang tidak ramah dan yang terkait dengan jenis bakteri kimia tertentu untuk bertahan hidup.

Penemuan simbi pertama terjadi setelah studi cacing tabung raksasa, Riftia pachyptila, tidak memiliki saluran pencernaan dan memperoleh energi vital dari reaksi yang dibuat oleh bakteri yang terkait dengannya.

Perbedaan dengan fotosintesis

Karakteristik paling khas dari organisme kemosintesis adalah bahwa mereka menggabungkan kemampuan untuk menggunakan senyawa anorganik untuk mendapatkan energi dan daya reduser, serta secara efektif memperbaiki molekul karbon dioksida. Sesuatu yang bisa terjadi tanpa total sinar matahari.

Fotosintesis dilakukan oleh tanaman, ganggang dan beberapa jenis bakteri dan protozoa. Gunakan energi dari sinar matahari untuk mendorong transformasi karbon dioksida dan air (fotolisis) menjadi oksigen dan karbohidrat, melalui produksi ATP dan NADH.

Chemosynthesis, di sisi lain, mengeksploitasi energi kimia yang dilepaskan dari reaksi reduksi oksida untuk mengatur molekul karbon dioksida dan menghasilkan gula dan air berkat mendapatkan energi dalam bentuk ATP dan pengurangan daya.

Dalam kemosintesis, tidak seperti fotosintesis, tidak ada pigmen yang terlibat dan tidak ada oksigen yang diproduksi sebagai produk sekunder.

Referensi

1. Dubilier, n., Bergin, c., & Lott, c. (2008). Keragaman simbiotik pada hewan laut: seni memanfaatkan kemosintesis. Ulasan Alam Mikrobiologi, 6(10), 725-740.
2. Engel, a. S. (2012). Kemoautotrofi. Encyclopedia of Caves, (1997), 125-134.
3. Engager, e., Ross, f., & Bailey, D. (2009). Konsep dalam Biologi (Edisi ke -13.). McGraw-Hill.
4. Kinne, atau. (1975). Ekologi Laut. (SALAH SATU. Kinne, ed.), Komputasi. Menghibur. (Edisi ke -2., Vol. Ii). John Wiley & Sons. https: // doi.org/10.1145/973801.973803
5. Baca, h. (1962). Iv. Pikiran tentang energetika kemosintesis. Simposium tentang Autrophy.
6. Kecepatan, m., & Lovett, G. (2013). Produksi Primer: Landasan Ekosistem. Di dalam Fundamen Ilmu Ekosistem (hal. 27-51). Elsevier Inc.