Фотосинтез і хемосинтез - в чому відмінність?
Хто з нас не пам'ятає визначення «фотосинтез» з уроків ботаніки в школі? «Процес утворення органічної речовини з вуглекислого газу і води на світлі за участю фотосинтетичних пігментів». Знаючи напам'ять це лаконічне визначення, мало хто з нас задавався питанням, а що ж воно приховує за собою?
По-суті, фотосинтез - Це хімічна реакція, в результаті якої шість молекул СО2 з'єднуються з шістьма молекулами води і формується одна молекула глюкози - будівельний цеглинка нашого органічної речовини. Утворений в ході фотосинтезу молекулярний кисень є всього лише побічним продуктом. Однак цей самий «побічний продукт» є одним з основних джерел атмосферного кисню, такого необхідного для вищих організмів.
Здавалося б, все дуже просто: клітина фотосинтезуючого організму є свого роду «колбочкою» для хімічної реакції двох компонентів. Але на перевірку механізм реакції виявляється куди більш складним. Виявляється, процес складається з двох реакцій: «світловий» і «темнової». Перша пов'язана з розщепленням молекули води на водень і кисень за допомогою енергії світла. Сонячне світло поглинається спеціальним светопоглощающего пігментом клітини хлорофілом (пофарбований у зелений колір). Далі відбувається переклад енергії в молекули АТФ, які вивільняють отриману енергію на другій стадії фотосинтезу - «темнової» реакції. «Темновая» реакція є безпосередньо реакцією між вуглекислим газом і воднем з утворенням глюкози.
Фотосинтез можуть здійснювати рослини, водорості та деякі види мікроорганізмів. Завдяки їх життєдіяльності, стає можливим існування, наприклад, тварин, харчування яких складається з органічних речовин. Але чи є фотосинтез єдиною формою перекладу вуглекислого газу в органічну речовину? Ні. Виявляється, природою передбачено й інший, альтернативний, шлях утворення органічних речовин з СО2 - хемосинтез.
Відмінністю хемосинтезу від фотосинтезу є відсутність «світловий» реакції. Як джерело енергії, клітини хемосинтезуючих організмів використовують енергію з сонячного світла, а енергію хімічних реакцій. Яких саме? Реакції окислення водню, окису вуглецю, відновлення сірки, заліза, аміаку, нітриту, сурми.
Звичайно, кожен хемосинтезирующие організм використовує свою власну хімічну реакцію як джерело енергії. Наприклад, водневі бактерії окислюють водень, нитрифицирующие бактерії переводять аміак у нітратну форму і т.д. Проте всі вони накопичують енергію, вивільняється в процесі хімічної реакції, у вигляді молекул АТФ. Далі процес протікає по типу реакцій темнової стадії фотосинтезу.
Здатністю до хемосинтезу володіють тільки деякі види бактерій. Роль їх в природі колосальна. Вони не «виробляють» атмосферний кисень, не накопичують великих кількостей органічної речовини. Однак хімічні реакції, які вони використовують в ході своєї життєдіяльності, грають ключову роль в біогеохімії, забезпечуючи, в тому числі, кругообіг азоту, сірки та інших елементів у природі.
