Хемосинтез

Автотрофні бактерії не містять хлорофіл, однак теж здатні синтезувати органічні сполуки. Для цього вони використовують хімічну енергію, що виділяється внаслідок окиснення неорганічних сполук. Синтез органічних речовин у такий спосіб називають хемосинтезом (від грец. chemeia — хімія й συνθεσις — сполучення). Цей процес здійснюють нітрифікувальні бактерії, ферумобактерії, гідрогенобактерії, сульфуробактерії та інші групи бактерій (мал. 2.11). Часто-густо їхня назва пов’язана з назвою неорганічної сполуки, окиснення якої забезпечує ці бактерії енергією.

Мал. 2.11. Бактерії-хемосинтетики

З’ясуймо, чим подібні й відмінні хемосинтез і фотосинтез.

Подібність:

як хемосинтез, так і фотосинтез є типом автотрофного живлення, коли організм синтезує органічні речовини з неорганічних;
енергія такої реакції запасається в аденозинтрифосфатній кислоті (АТФ) і згодом використовується для синтезу органічних речовин.

Відмінність фотосинтезу від хемосинтезу:

різне джерело енергії, і, як наслідок, різні окиснювально-відновні реакції. За хемосинтезу первинним джерелом енергії є не сонячне світло, а хімічні реакції — окиснення певних речовин;
хемосинтез характерний лише для бактерій та археїв;
у хемосинтезі задіяні клітини бактерій, що не містять хлорофілу, у фотосинтезі навпаки — ті, що містять хлорофіл;
джерелом Карбону для синтезу органічних речовин у хемосинтезі може бути не лише карбон(ІV) оксид, а й карбон(ІІ) оксид, метанова та етанова кислоти, метанол і карбонати (складіть хімічні формули цих сполук).

Отже, залежно від того, що є джерелом енергії для життєдіяльності, усі організми можна поділити на фототрофи й хемотрофи (або хемосинтетики). Фототрофи використовують енергію світла, хемотрофи — це організми, які отримують життєву енергію завдяки хемосинтезу. Хемотрофи відіграють важливу роль в колообігу речовин, особливо азоту, зокрема вони підтримують родючість ґрунтів. Також завдяки діяльності бактерій-хемосинтетиків у природних умовах накопичуються великі запаси руди та селітри.

Використавши метод електронного балансу, перетворіть наведені далі схеми реакцій хемосинтезу на хімічні рівняння, зазначте в них тепловий ефект:

FeCO₃ + О₂ + Н₂О → Fe(OH)₃ + СО₂;

Fe(HCO₃)₂ + О₂ + Н₂О → Fe(OH)₃ + CO₂;

S + O₂ + H₂O → H₂SO₄;

H₂S + Ο₂ → S + Η₂Ο;

H₂S + O₂ → H₂SO₄;

ΝΗ₃ + Ο₂→ ΗΝΟ₂ + Η₂Ο.

Тобто за роллю в синтезі органічних сполук організми поділяють на автотрофи та гетеротрофи, а за джерелами енергії — на фототрофи й хемотрофи (мал. 2.12).