Chemosynteza

Chemosynteza jest to proces syntezy związków organicznych z dwutlenku węgla i wody kosztem energii chemicznej wytworzonej w czasie utleniania prostych związków nieorganicznych lub zredukowanych połączeń węgla. Proces ten przeprowadzają bakterie chemosyntezujące czyli chemoautotrofy. 

Chemosynteza pełni istotną rolę w cyklach biogeochemicznych (obiegach azotu, węgla i fosforu, czyli pierwiastków ważnych pod względem biologicznym), natomiast jej udział w produkcji pierwotnej biomasy Ziemi jest znikomy (ze względu na małą wydajność).

Chemosyntezę można podzielić na dwa umowne etapy:

1. etap utleniania związku chemicznego – jest to odpowiednik fazy jasnej fotosyntezy, w którym powstaje energia zmagazynowana w postaci ATP

związek zredukowany + O2 → związek utleniony + energia (ATP)

 

2. etap asymilacji dwutlenku węgla i produkcji związku organicznego (glukozy) – polega na tej samej zasadzie co faza ciemna fotosyntezy (aczkolwiek jego przebieg nie jest taki sam) 

CO2 + H2O + energia (z utleniania) → związek organiczny (glukoza) + O2

 

W zależności od utlenionego substratu bakterie chemosyntezujące można podzielić na:

• nitryfikacyjne – utleniają amoniak do azotanów i azotynów

2NH₃ + 3O₂ → 2HNO₂ + 2H₂O + energia              

2HNO₂ + O₂ → 2HNO₃ + energia                           

• siarkowe – utleniające siarkę lub siarkowodór

2H₂S + O₂ → 2H₂O + 2S + energia                          

2S + 2H₂O + 3O₂ → 2H₂SO₄ + energia                   

• żelazowe – utleniają sole żelaza (II) do soli żelaza (III)

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

• wodorowe – utleniające wodór do wody

2H₂ + O₂ → 2H₂O + energia 

• metanowe – utleniające metan do dwutlenku węgla i wody

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + energia

• tlenkowęglowe (karboksybakterie) – utleniające tlenek węgla (II) do tlenku węgla (IV)

2CO + O₂ → 2CO₂ + energia