Chemosynteza.doc

Uzupełnienie – z Kopcewicza:

Alternatywne źródła energii (bardzo mało dokładne streszczenie)

Węgiel pochodzi z czasów, gdy szybsze tworzenie biomasy niż jej zużywanie/rozkład.

Efektywność wykorzystywania przez rośliny promieniowania słonecznego:

Lądy - ok. 0,6 %

Oceany – ok. 0,17 %

Produkcja energii:

-          szybki przyrost biomasy

-          produkcja oleju

-          etanol (np. z soi)

-          biogaz (z procesów fermentacji)

-          bakterie produkujące wodór

-          różne systemy syntetyczne „naśladujące” fotosyntezę.

(przyp. mój ostatnie dwa są bardzo niewydajne, w zasadzie bada się je, ale powiedzmy sobie szczerze, chyba najbardziej obiecująca w tym momencie byłaby zimna fuzja)

Chemosynteza

(nieco bardziej dokładne niż poprzednie, ale i tak bardzo skrótowo – w podręczniku są podane także równania reakcji, ilość energii uzyskiwana oraz więcej szczegółowych informacji, niemniej materiał ten zasadniczo nie jest wymagany na egzaminie z wyjątkiem może kwestii bakterii nitryfikacyjnych i denitryfikacyjnych, które są na wykładzie omawiane przy okazji gospodarki azotowej).

Energia potrzebna do przyswajania C pochodzi z utleniania różnych związków nieorganicznych lub prostych jednowęglowych związków organicznych. Przeprowadzają ją bakterie, które wykorzystują różne substraty.

Chemolitotrofy – wykorzystują związki nieorganiczne: związki siarki, H2 (bakterie wodorowe), związki azotu (bakterie nitryfikacyjne), żelaza (bakt. żelaziste).

Chemoorganotrofy – utl. proste związki organiczne: metan, metanol, mrówczan,.

Bakterie siarkowe:

Występują w wodach słodkich i słonych obfitujących w związki siarki – źródła siarkowe, środowiska z rozkładającą się materią nieorganiczną np. osady denne, gdzie wytwarzany siarkowodór. Mogą wykorzystywać H2S, Na2S2O4 (tiosiarczan), S pierwiastkową, które to związki utleniają do siarczanów (etapowo, pośredni produkt utleniania siarkowodoru – siarka pierwiastkowa, może być magazynowany w komórce). W zależności od reakcji różna ilość energii uzyskiwana, najwięcej z siarkowodoru. Niektóre to miksotrofy – czerpią energię z utleniania S, ale węgiel – ze związków organicznych. Są też takie, które utleniają rodanek (CNS-).

Bakterie wodorowe:

Występują np. w glebie, utleniają H2 do wody. Wiele z nich tę reakcję przeprowadza fakultatywnie, tj, gdy w środowisku nie ma innych źródeł energii. Zawierają enzym – hydrogenazę – która odbiera elektrony z wodoru i przekazuje na łańcuch transportu elektronów. Większość może przyswajać CO2 (choć jeśli w środowisku jest organiczne źródło węgla to jest ono przez nie preferowane), ale niektóre są obligatoryjnymi heterotrofami.

Bakterie żelaziste:

Czerpią bardzo mało energii z pojedynczej reakcji utlenienia Fe z +2 na +3 w związku z czym bardzo wolno rosną. Występują w środowiskach zakwaszonych, gdzie nie wytrąca się Fe(OH)3 – w zakwaszonych glebach, kwaśnych gorących źródłach, w głębi ziemi.

Nitryfikacyjne:

W glebie i zbiornikach wodnych. Utlenianie amoniaku do azotanu V – 2 etapy, poszczególne grupy bakterii „wyspecjalizowały się” co do tego, który etap przeprowadzają, żadna nie potrafi przeprowadzić „pełnego” utlenienia.

Nitosomonas i Nitrosocystis – utleniają amoniak do azotynu

Nitrobacter, Nitrococcus – azotyn do azotanu.

Obie grupy występują razem. Stanowią ważny element obiegu N w przyrodzie.

Dygresja: Oddychanie beztlenowe i denitryfikacja.

Niektóre bakterie mają zdolność przeprowadzania procesów oddechowych z użyciem końcowych akceptorów elektronów innych niż tlen. Mogą wykorzystywać azotany (azotan do N2 – denitryfikacja, ważna dla obiegu N w przyrodzie) , siarczany (siarczan do siarkowodoru), niektóre związki węgla (np. bakterie metanogenne redukują CO2 do metanu)

Przeważnie to fakultatywne aeroby – alternatywne akceptory elektronów z łańcucha oddechowego wykorzystują, gdy nie ma tlenu.

Chemoorganotrofy:

Utleniają związki organiczne. Te, które wykorzystują związki jednowęglowe – metan, aldehyd i kwas mrówkowy nazywa się metylotrofami. Występują w glebie, zbiornikach wodnych, obligatoryjne aeroby. Metanotrofy – metan do CO2 utleniają. Te związki są też wykorzystywane jako źródło węgla.

Uwagi:

Uważa się, że chemostynteza ma niewielki udział w globalnej produkcji biomasy (choć pozostaje pytanie o ewentualne chemosyntetyzujące organizmy potencjalnie mogące żyć w głębi ziemi).

Wydajność chemosyntezy – niewielka – jeśli chodzi o ilość uzyskiwanej energii na ilość „przerabianego” substratu.

Niektóre organizmy chemosyntetyzujące są ważne dla obiegu pierwiastków w przyrodzie (N, S).

Tabelka z nazwami:

1