Хемосинтездің қарапайым схемасы

Хемосинтез

Орындаған: Шараман Жанель, Өркен Айсулу, Сағындық Сәния, Қаржанбай Азиза

Хемосинтез деген не ?

ХЕМОСИНТЕЗ (хемо… және грек. synthesіs - тізбек) - бактериялардың тотықтыру есебінен көмірқышқыл газды (СО2) сіңіруге негізделген қоректену типі. Хемосинтезге жарықтың қажеті жоқ. Хемоминтез процесін 1887 жылы Ресей микробиологы С. Н. Виноградский(1856 - 1953) ашты. Осы күнгі эволюциялық тұрғыдан қарағанда, хемосинтез фотосинтезге дейін пайда болған көмірқышқыл газын ассимиляциялау жолы деп есептеледі.

Хемосинтездегіш организмдер

Хемосинтездегіш бактериялардың басым көпшілігі бейорганикалық ортада тіршілік етеді. Кейбір бактериялар қарапайым органикалық қосылыстарды (метан, метил спирті) сутеккөзі ретінде пайдаланып, сол ортада тіршілік етеді.

Микроорганизмдердің Хемосинтез арқылы қоректенуіне көптеген күкіртті бактериялар жатады. Олар әр түрлі күкіртті қосылыстармен қатар таза күкіртті де тотықтыра алады.

Күкіртті бактериялар екі топқа бөлінеді. Жіпше тәрізді көп клеткалы бактериялар күкіртті өз клеткаларына жинақтайды. Олар күкіртті сутек қоры азайғанда таза күкіртті тотықтырып, қуат көзіне айналдырады. Ал бір клеткалы бактериялар күкіртті өзін қоршаған ортаға шығарады.

Хемосинтездің қарапайым схемасы

Нитрификациялағыш бактериялардың да Хемосинтез процесінде алатын орны ерекше. Аммиактың нитратқа дейін тотығуы екі кезеңнен тұрады. Бірінші кезеңде аммиак нитритке дейін тотығып, 653, 5 кДж қуат бөлінеді.

2NH3+3O2=2HNO2+2H2O+ +653, 5 кДж.

Екінші кезеңде нитрит нитратқа дейін тотығады:

2HNO2+O2=2HNO3+151, 1кДж.

Түзілген қуаттың 6 - 7%-ы көмірқышқыл газының тотықсызданып, көмірсулардың түзілуіне жұмсалады. Аммиактың тотығу кезеңдерін іске асыратын арнайы бактериялары болады. Оларды нитрозомонас(Nіtrosomonas) және нитробактер (Nіtrobacter) деп атайды. Дегенмен, жалпы қуат бөлу деңгейі күкіртті бактерияларға қарағанда екі есе төмен.

Хемосинтез бен фотосинтез қысқаша салыстыру

Химосинтездің фотосинтезге ұқсастығы:

автотрофты тамақтану,

энергия АТФ-да сақталады, содан кейін органикалық заттарды синтездеу үшін қолданылады.

Химосинтездің айырмашылықтары:

энергия көзі - әр түрлі тотықтырғыш химиялық реакциялар,

тек бірқатар бактериялар мен архейлерге тән;

жасушаларда хлорофилл жоқ;

органикалық заттарды синтездеу үшін көміртегі көзі ретінде тек CO2 ғана емес, сонымен қатар көміртегі тотығы (CO), формикалық қышқыл (HCOOH), метанол (CH3OH), сірке қышқылы (CH3COOH), карбонаттар қолданылады.

Химосинтез қандай да бір мағынада ерекше құбылыс. Химосинтетикалық организмдер күн сәулесінің энергиясына тікелей өсімдіктер ретінде де, жанама түрде жануарлар ретінде де тәуелді емес. Басқа бактериялар болып табылады, тотықтырғыш аммиак, т. б. соңғы бөлінеді, нәтижесінде шіру органиканың.

Темір бактериялар

Темір бактерияларының өкілдері: жіп тәрізді және темір тотықтыратын лептотрикстер, сферотиллус, галлионелла, металлогениумдар. Тұщы және теңіз су қоймаларында таралған. Темір кендерінің шөгінділерін құрайды.

Окисляют двухвалентное темір дейінгі трехвалентного:4FeCO3 + O2 + 6h2o → Fe(OH) 3 + 4CO2 + E (энергия) Бұл реакциядағы энергиядан басқа, органикалық заттарға байланысатын көмірқышқыл газы алынады. Темірді тотықтыратын бактериялардан басқа, марганецті тотықтыратын бактериялар бар.

Серобактериялар

Серобактериялар тиобактериялар деп те аталады. Бұл микроорганизмдердің әртүрлі тобы. Күннен (фототрофтар) энергия алатын және азайтылған күкіртпен қосылыстарды тотығу арқылы - күлгін және жасыл серобактериялар, кейбір цианидтер бар. 2S + 3O2 + 2H2O → 2H2SO4 + EАнаэробты жағдайда нитрат сутегі акцепторы ретінде қолданылады. Түссіз серобактериялар (беггиаттар, тиотрикстер, ахроматиумдар, макромонастар, акваспириллумдар) құрамында күкіртсутегі бар су айдындарында өмір сүреді. Олар 100% химосинтетика. Күкіртсутекті тотықтырады:2H2S + O2 → 2H2O + 2S + EРеакция нәтижесінде пайда болған күкірт бактерияларда жиналады немесе қоршаған ортаға қабыршақ түрінде шығарылады. Егер күкіртсутегі жеткіліксіз болса, онда бұл күкірт тотығуы мүмкін (күкірт қышқылына дейін, жоғарыдағы реакцияны қараңыз) . Күкіртсутектің орнына сульфидтер және басқалар тотықтырылуы мүмкін

Сутекті бактериялар

Сутегі бактерияларыНегізінен топырақта таралған. Органиканың анаэробты ыдырауы кезінде микроорганизмдер түзетін сутекті тотықтырады. 2H2 + O2 → 2H2O + EБұл реакция гидрогеназа ферментімен катализденеді.