Хемосинтез
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Хемосинтез

Хемосинтез (від хемо... і синтез ), правильніше — хемолітоавтотрофія, тип живлення, властивий деяким бактеріям, здатним засвоювати Co 2 як єдине джерело вуглецю за рахунок енергії окислення неорганічних з'єднань. Відкриття Х. у 1887 ( Віноградський С. Н.) істотно змінило уявлення про основних типів обміну речовин в живих організмів. На відміну від фотосинтезу, при Х. використовується не енергія світла, а енергія, що отримується при окислювально-відновних реакціях, яка має бути достатня для синтезу аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ) і перевищувати 10 ккал/міль .

загрузка...

  Бактерії здатні до Х., не є єдиною в таксономічному відношенні групою, а систематизувалися залежно від окислюваного неорганічного субстрата. Серед них зустрічаються мікроорганізми, що окислюють водень, окисел вуглецю, відновлені з'єднання сірки, залізо, аміак, нітрит, сурму. Водневі бактерії — найбільш багаточисельна і всіляка група хемосинтезуючих організмів; здійснюють реакцію 6h 2 + 2o 2 + Co 2 = (Ch 2 O) + 5h 2 O, де (Ch 2 O) — умовне позначення органічних речовин, що утворюються. В порівнянні з ін. автотрофними мікроорганізмами характеризуються високою швидкістю росту і можуть давати велику біомасу. Ці бактерії здатні також зростати на середовищах, що містять органічні речовини, тобто є міксотрофними, або факультативно хемоавтотрофними бактеріями. Близькі до водневим бактеріям карбоксидобактерії, окислюючі CO по реакції 25co + 12o 2 + H 2 O + 24co 2 + (Ch 2 O). Тіоновиє бактерії окислюють сірководень, тіосульфат, молекулярну сірку до сірчаної кислоти. Деякі з них (Thiobacillus ferrooxidans) окислюють сульфідні мінерали, а також закисноє залізо. Здатність до Х. у всіляких водних серобактерій залишається недоведеною. Нітрифікуючі бактерії окислюють аміак до нітриту (1-я стадія нітріфікациі ) і нітрит в нітрат (2-я стадія). У анаеробних умовах Х. спостерігається у деяких денітрифікуючих бактерій, окислюючий водень або сірку, але часто вони потребують органічної речовини для біосинтезу (літогетеротрофія). Описаний Х. в деяких строго анаеробних метанотвірних бактерій по реакції 4h 2 + Co 2 = Ch 4 + 2h 2 O.

  Біосинтез органічних сполук при Х. здійснюється в результаті автотрофної асиміляції Co 2 (цикл Калвіна) точно так, як і при фотосинтезі. Енергія у вигляді АТФ виходить від перенесення електронів по ланцюгу дихальних ферментів, вбудованих в клітинну мембрану бактерій (див. Окислювальне фосфорилування ). Деякі окислювані речовини віддають електрони в ланцюг на рівні цитохрому з, що створює додаткову витрату енергії для синтезу відновника. У зв'язку з великою витратою енергії хемосинтезуючі бактерії, за винятком водневих, утворюють мало біомаси, але окислюють велику кількість неорганічних речовин. У біосфері хемосинтезуючі бактерії контролюють окислювальні ділянки круговороту найважливіших елементів і тому представляють виняткове значення для біогеохімії. Водневі бактерії можуть бути використані для здобуття білка і очищення атмосфери від Co 2 в замкнутих екологічних системах. Морфологічно хемосинтезуючі бактерії вельми всілякі, хоча більшість з них відноситься до псевдомонад, вони є серед бактерій, що брунькуються і нитчастих, спірил, лептоспір, корінебактерій.

  Літ.: Ковалів С. І., Мікрофлора озер і її геохімічна діяльність, Л., 1970; Заварзін Р. А., Літотрофниє мікроорганізми, М., 1972; Каравайко Р. І., Ковалів С. І., Голомзік А. І., Роль мікроорганізмів у вилуговуванні металів з руд, М., 1972.

  Р. А. Заварзін.