Kemosentez Olayının Hayat İçin Önemi

Fotosentez ve Kemosentez Derin deniz sıcak su delikleri etrafında biyolojik toplulukların keşfi heyecan verici bir bilimsel olaydır. Dev tüp solucanları, büyük kum midyeleri ve karidesler ile güneş ışığının ulaşmadığı ekosistem deniz bilimi çalışmalarında yeni bir alan açtı. Bu topluluklar neredeyse diğer deniz toplumlarından tamamen izole yaşar ve yeryüzünde canlılar için enerji kaynağı güneşle hiçbir temasları yoktur.

Fotosentez ; Bitkilerin organik madde (glikoz) üretmek için  güneş enerjisini kullanımı sürecidir. Bitkiler yaprakları aracılığıyla havadan güneş ışığı ve karbon dioksit  ,kökleri aracılığıyla topraktan su absorbe,ederek,yaşamın devamını sağlayan glikoz ve oksijen üretirler.
Tüm fotosentetik organizmalar karbon dioksit ve sudan glikoz ve oksijene üretmek için güneş enerjisi kullanır.
fotosentetik formül:
6CO 2 + 6H 2 O -> C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Fotosentez bitki, protista ve bazı bakterilerde, yeterli güneş ışığının ulaştığı her yerde oluşur – yer yüzeyi, sığ suda, hatta buzun iç kısmında.

Kemosentez:bakterilerin organik besin (glikoz) üretmek için güneş ışığı yerine enerji kaynağı olarak kimyasal maddeleri kullanarak gerçekleştirdiği bir biyo-sentez olayıdır.. Kemosentez derin denizde güneş ışığının ulaşmadığı hidrotermal bacalar ve metan sızıntıları etrafında gerçekleşir. Kemosentez sırasında bakteriler deniz tabanında veya midye ve tüp solucanı gibi hayvanlar içinde(Endosimbiyoz), yaşar.Bu bakteriler su ve karbon dioksit den glikoz yapmak için gerekli enerji hidrojen sülfür ve metan kimyasal bağlarından üretir. Saf sülfür ve kükürt bileşikleri yan ürün olarak oluşur.
kemosentetik formül: CO 2 + 4H 2 S + O 2 -> CH 2 0 + 4S + 3H 2 O

Kemosentez çeşitleri 

 

Farklı kemosentetik organizmalar besin üretmek için farklı yollar kullanırlar.Farklı kimyasal reaksiyonlar tarafından ürettikleri enerjiyi kullanırlar.Karbon dioksit ,su ve oksijen kullanarak  şeker ve kükürt üretirler
Örnek:Hidrojen sülfürü oksidasyonda kullanan bakteriler
CO 2 + 4H 2 S + O 2 -> CH 2 0 + 4S + 3H 2 O
Diğer bakteriler sülfür yerine demir hidrojen, metan vb maddeleri oksitleyerek organik madde sentezini gerçekleştirir. Kemosentetik bakteri toplulukları volkanik alan, fay ve hidrotermal delikleri çevresinde ,denizlerde organik çöküntüler içinde, soğuk sızıntılar, balina leşleri ve batık gemilerde bulunurlar.
En iyi bilinen kemoototrofik mikroorganizmalar arasında kükürt bakterileri, demir bakterileri, nitrifikasyon bakterileri, hidrojen bakterileri ve metan bakterileri vardır.
1. Sülfür Bakterileri
Bu bakteriler (örneğin, Beggiatoa, Thiothrix, Thiobacillus) enerji üretmek için çevreden absorbe ettikleri hidrojen sülfür (H 2 S) veya moleküler sülfür (S 2) kullanırlar. Bu metabolitleri ya kükürt (S 2 ) (eğer H 2 S kullanıyorsa) veya sülfata (SO 4 ) (eğer S 2  kullanıyorsa) okside ederler. Bu işlem sırasında üretilen enerji besin sentez için kullanılır.Kükürt bakterileri, H2S’yi oksitler ve çıkan kimyasal enerjiyle de kendilerine glikoz sentezlerler.
H2S + 02 --------------> H20 + 2S + 122 kcal
2S + 302 -------------> 2H2SO4 + 286 kcal

Besin sentezinin geçerli genel modeli: 

 2.  Demir Bakterileri 
Bu bakteriler (örneğin, Gallionella, Ferrobacillus, Leptothrix, Clodothrix) demir bileşikleri içeren sulu ortamlarda yaşamaktadır.Çözünür demir bileşikleri, demir bileşiklerini (Fe + +), çözünmez demir bileşiklerine (Fe +++) dönüştürerek ürettikleri serbest enerjiyi besin sentezinde kullanırlar.Demir bakterileri, FeCO3 (Demir karbonat)ı oksitleyerek enerji sağlarlar. Bu enerjiyle de şeker, yağ ve protein gibi maddeler sentezlerler.
4FeCO3 + 6H2O -------------> 4Fe(OH)3 + 4CO2 + 58 kcal

Genel besin sentezi kalıbı:

 

3.  Nitrifikasyon Bakterileri 
Bu iki tip bakteri vardır: bunlar nitrit ve nitrat bakterileridir.  Nitrit bakteriler (örneğin, Nitrosomonas, Nitrosococcus) amonyağı (NH 3) oksitleyerek enerji kazanır ve  nitrit (N0 2)oluşturur.  Nitrat bakteriler (örneğin, Nitrobacter, Bactoderma) nitriti oksitleyerek enerji kazanır ve nitrat (N0 3) oluşturur.  Bu olaylarda kanılan enerji besin sentezinde kullanılır. Azot bakterileri, N bileşiklerini oksitlerler.

  Genel kalıp aşağıdaki gibidir:
Nitrit Bakteriler :2 NH3 + 3O2 › 2 HNO2 + 2 H2O + 158 Kcal 

Nitrat Bakterisi : 2 HNO2 + O2 › 2 HNO3 + 43 Kcal 

4. Hidrojen Bakterileri
Bu bakteriler (örneğin Bacillus panctotrophus, Hydrogenomona) hidrojen içeren ortamlarda yaşarlar. Bu bakteriler hidrojeni oksitleyerek su ve enerji kazanırlar.kazanılan enerji besin sentezinde kullanılır. Hidrojen bakterileri: H2’yi oksitleyerek enerji sağlarlar.
H2 + O2 › H2O + 68 Kcal

Genel kalıp aşağıdaki gibidir. 

1.  

5. Metan Bakterileri
Bu bakteriler (örneğin, Methanomonas) metan (CH 4 ) oksitleyerek kazandıkları enerjiyi Karbon dioksit ve suyu kullanarakbesin üretmede kullanırlar.Genel kalıp aşağıdaki gibidir:

Nitrosomonas Enerji üretimi.
 

elektron taşıma sistemi Nitrosomonas .  Sadece iki enzim, amonyak monooxygenase (AMO) ve hydroxylamine oxidoreductase (HAO) amonyağın nitrite oksidasyonuna katılmaktadırlar.