Г с костюк принцип развития в психологии. Костюк г.с
Хемосинтез - древнейший тип автотрофного питания, который в процессе эволюции мог появиться раньше фотосинтеза. В отличие от фотосинтеза при хемосинтезе первичным источником энергии является не солнечный свет, а химические реакции окисления веществ , обычно неорганических.
Хемосинтез наблюдается только у ряда прокариот. Многие хемосинтетики обитают в недоступных для других организмов местах: на огромных глубинах, в бескислородных условиях.
Хемосинтез в каком-то смысле уникальное явление. Хемосинтезирующие организмы не зависят от энергии солнечного света ни напрямую как растения, ни косвенно как животные. Исключением являются бактерии, окисляющие аммиак, т. к. последний выделяется в результате гниения органики.
Сходство хемосинтеза с фотосинтезом:
автотрофное питание,
энергия запасается в АТФ и потом используется для синтеза органических веществ.
Отличия хемосинтеза:
источник энергии – различные окислительно-восстановительные химические реакции,
характерен только для ряда бактерий и архей;
в качестве источника углерода для синтеза органики используется не только CO 2 , но также окись углерода (CO), муравьиная кислота (HCOOH), метанол (CH 3 OH), уксусная кислота (CH 3 COOH), карбонаты.
Хемосинтетики получают энергию при окислении серы, сероводорода, водорода, железа, марганца, аммиака, нитрита и др. Как видно, используются неорганические вещества.
В зависимости от окисляемого субстрата для получения энергии хемосинтетиков делят на группы: железобактерии, серобактерии, метанообразующие археи, нитрифицирующие бактерии и др.
У аэробных хемосинтезирующих организмов акцептором электронов и водорода служит кислород, т. е. он выступает в роли окислителя.
Хемотрофы играют важную роль в круговороте веществ, особенно азота, поддерживают плодородие почв.
Железобактерии
Представители железобактерий: нитчатые и железоокисляющие лептотриксы, сферотиллюсы, галлионеллы, металлогениумы.
Распространены в пресных и морских водоемах. Образуют отложения железных руд.
Окисляют двухвалентное железо до трехвалентного:
4FeCO 3 + O 2 + 6H 2 O → Fe(OH) 3 + 4CO 2 + E (энергия)
Кроме энергии в этой реакции получается углекислый газ, который связывается в органические вещества.
Кроме бактерий окисляющих железо, существуют бактерии окисляющие марганец.
Серобактерии
Серобактерии также называются тиобактериями. Это достаточно разнообразная группа микроорганизмов. Есть представители получающие энергию как от солнца (фототрофы), так и путем окисления соединений с восстановленной серой – пурпурные и зеленые серобактерии, некоторые цианеи.
2S + 3O 2 + 2H 2 O → 2H 2 SO 4 + E
В анаэробных условиях в качестве акцептора водорода используют нитрат.
Бесцветные серобактерии (беггиаты, тиотриксы, ахроматиумы, макромонасы, акваспириллюмы) обитают в содержащих сероводород водоемах. Они 100%-ые хемосинтетики. Окисляют сероводород:
2H 2 S + O 2 → 2H 2 O + 2S + E
Образующаяся в результате реакции сера накапливается в бактериях или выделяется в окружающую среду в виде хлопьев. Если сероводорода недостаточно, что эта сера может также окисляться (до серной кислоты, см. реакцию выше).
Вместо сероводорода могут также окисляться сульфиды и др.
Нитрифицирующие бактерии
Типичные представители: азотобактер, нитрозомонас, нитрозоспира.
Нитрифицирующие бактерии обитают в почве и водоемах. Энергию получают за счет окисления аммиака и азотистой кислоты, поэтому играют важную роль в круговороте азота.
Аммиак образуется при гниении белков. Окисление бактериями аммиака приводит к образованию азотистой кислоты:
2NH 3 + 3O 2 → HNO 2 + 2H 2 O + E
Другая группа бактерий окисляет азотистую кислоту до азотной:
2HNO 2 + O 2 → 2HNO 3 + E
Две реакции не равноценны по выделению энернгии. Если при окислении аммиака выделяется более 600 кДж, то при окислении азотистой кислоты – только около 150 кДж.
Азотная кислота в почве образует соли - нитраты, которые обеспечивают плодородие почвы.
Водородные бактерии
В основном распространены в почве. Окисляют водород, образующийся при анаэробном разложении органики микроорганизмами.
2H 2 + O 2 → 2H 2 O + E
Данная реакция катализируется ферментом гидрогеназой.
Метанобразующие археи и бактерии
Типичные представители: метанобактерии, метаносарцины, метанококки.
Археи строгие анаэробы, обитают в бескислородной среде.
Хемосинтез идет без участия кислорода. Чаще всего восстанавливают углекислый газ до метана водородом:
CO 2 + 4H 2 → CH 4 + 2H 2 O + E
Фотосинтез и хемосинтез являются одними из самых захватывающих процессов, которые происходят в живых организмах. Знание различий между этими двумя реакциями считается необходимым минимумом для учащегося старшей школы, но именно сравнение этих архиважных процессов зачастую вгоняет в ступор самых старательных и вдумчивых учеников.
Определение
Фотосинтез – процесс синтеза органического вещества, простимулированный энергией солнечного света.
Хемосинтез – процесс образования органических соединений, который «заводится» без обязательного наличия солнечных квантов.
Сравнение
Фотосинтез является источником жизнедеятельности живых существ-автотрофов, а именно подавляющего большинства представителей царства Растений и некоторых типов Бактерий, которые в свою очередь служат основным питанием или началом пищевой пирамиды для организмов-гетеротрофов и сапротрофов. Благодаря фотосинтезу на Земле ежегодно образуется 150 миллиардов тонн органического вещества, а атмосфера пополняется 200 миллиардами тонн кислорода, пригодного для дыхания прочих организмов.
Фотосинтез происходит в пластидах – органеллах клеток растений, обладающих пигментом хлорофиллом. В процессе окислительно-восстановительной реакции, коей является фотосинтез, происходит потребление растением воды и неорганических веществ, а именно углекислого газа. Стимулируется сей процесс наличием энергии солнечных квантов. В результате реакции выделяется кислород, а также синтезируются органические вещества – в большинстве случаев глюкоза, она же гексоза или виноградный сахар.
Благодаря хемосинтезу в биосфере происходит круговорот азота, серобактерии выветривают горные породы, создавая базу для образования почв, а водородные бактерии окисляют опасные объемы водорода, которые накапливаются в процессе жизнедеятельности некоторых микроорганизмов. Кроме того, нитрифицирующие бактерии способствуют повышению плодородия грунта, а серобактерии участвуют в очищении сточных вод.
Хемосинтез дислоцируется в клетках бактерий и архей. В процессе окислительно-восстановительных реакций происходит синтез органических веществ. Только не прямо, а через образование энергии АТФ, которая позже тратится на синтез органики. Для этого живые организмы используют CO 2 , водород и кислород, образованные при окислении аммиака, оксида железа, сероводорода и водорода. Учитывая то, что хемосинтез может происходить под землей, в глубинах Мирового океана, в середине других живых организмов, к энергии света он не привязан, им не «заводится», от Солнца не зависит.
Выводы сайт
- Фотосинтез невозможен без энергии солнечного света, хемосинтез в нем не нуждается.
- Фотосинтезируют растения и бактерии, хемосинтезируют – бактерии и археи.
- Оба процесса имеют разное биологическое значение.