32. Окислення клітковини

33. Хемосинтез та фотосинтез у бактерій.

Хемоси́нтез — це процес синтезу органічних речовин з вуглекислого газу за рахунок енергії окислення аміаку, сірководню і інших речовин, який здійснюється мікроорганізмами в процесі їх життєдіяльності.Хемосинтез. Хемосинтезуючі організми (хемотрофи) для син­тезу органічних сполук використовують енергію, яка вивільнюєть­ся під час перетворення неорганічних сполук. До цих організмів на­лежать деякі групи бактерій: нітрифікуючі, безбарвні сіркобактерії, залізобактерії тощо.

Нітрифікуючі бактерії послідовно окиснюють аміак (NH3) до нітритів (солі HNO2), а потім — до нітратів (солі HNO3). Залізобак­терії одержують енергію за рахунок окиснення сполук двовалент­ного заліза до тривалентного. Вони беруть участь в утворенні покла­дів залізних руд. Безбарвні сіркобактерії окиснюють сірководень та інші сполуки сірки до сірчаної кислоти (H2SO4).

Процес хемосинтезу відкрив у 1887 році видатний російський мікробіолог С.М.Виноградський. Хемосинтезуючі мікроорганізми ві­діграють виняткову роль у процесах перетворення хімічних елемен­тів у біогеохімічних циклах. Біогеохімічні цикли (біогеохіміч­ний колообіг речовин) — це обмін речовинами та забезпечення потоку енергії між різними компонентами біосфери, внаслідок жит­тєдіяльності різноманітних організмів, що має циклічний характер.

Хемосинтез був відкритий у 1889 р. російським мікробіологом С. М. Виноградським. Процес хемосинтезу здійснюють хемоатотрофні бактерії:

• нітрофікуючі бактерії (окиснюють аміак спочатку до нітритів (солі нітритної кислоти),а згодом - до нітратів (солі нітратної кислоти));

• залізобактерії (окиснюють сполуки двовалентного Феруму до трьохвалентного);

• сіркобактерії (окиснюють сірководень та інші сполуки Сульфуру до сульфатної кислоти).

Особливостями хемосинтезу, які відрізняють його від фотосинтезу, є те, що цей процес:

• здійснюється без участі світла;

• відбувається з використанням кисню, тобто це аеробний процес.

Фотоси́нтез (від грец. φωτο- — світло та грец. σύνθεσις — синтез, сукупність) — процес синтезу органічних сполук з вуглекислого газу та води з використанням енергії світла й за участю фотосинтетичних пігментів: бактеріохлорофіл і бактеріородопсин у бактерій, часто з виділенням кисню як побічного продукту. Це надзвичайно складний процес, що включає довгу послідовність координованих біохімічних реакцій. Він відбувається у вищих рослинах, водоростях, багатьох бактеріях, деяких археях і найпростіших — організмах, відомих разом як фототрофи. Сам процес відіграє важливу роль у кругообігу вуглецю у природі.

Фотосинтез – єдиний процес у біосфері, який призводить до засвоєння енергії Сонця і забезпечує існування як рослин, так і всіх гетеротрофних організмів.^[1]

Рослина поглинає не всю сонячну енергію, а лише її фотосинтетичну активну радіацію, під впливом якої проходить фотосинтез, що впливає на майбутній врожай культур.^[2]

Узагальнене рівняння фотосинтезу (брутто-формула) має вигляд:

6СО₂ + 6Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

Бактеріохлорофіл — зелений пігмент пурпурних та зелених бактерій, що здатні до фотосинтезу. Локалізований у хроматофорах бактеріальної клітини. Більшість пурпурних бактерій містить бактеріохлорофіл-а,близький до хлорофілу-а зелених рослин. Деякі пурупурні бактерії містять бактеріохлорофіл-b. Зелені бактерії містять бактеріохлорофіл-с, -d або -е які суттєво відрізняються від інших хлорофілів. Незвичайний за будовою хлорофіл-g виділений у облігатно анаеробних фотосинтезуючих бактерій (Heliobacterium chlorum та Heliobacillus mobilis),які виділені у групу геліобактерій. Кожен вид пігменту має свій спектр поглинання, зокрема тип (-а) може поглинати світло при довжині хвилі до 900 нм, (-b) — до 1100 нм, (-с), (-d) та (-е) — до 840 нм, (-g) максимум поглинання 790 нм. Здатність поглинати світло у діапазоні 800 — 1100 нм дає змогу пурпурним бактеріям розвиватись тільки при наявності невидимих оком інфрачервоних променів.

Всі хлорофіли є похідними порфіринів (складні гетероциклічні сполуки) з атомом магнію у центрі молекули. Різні види бактеріохлорофілів класифікують на основі різних радикалів, приєднаних до молекули порфірину. Такими радикалами можуть виступати різні багатоатомні спирти, такі як фітол, фарнезол, гераніл-гераніол тощо.