Особенности процессов фотосинтеза, хемосинтеза и бактериального фотосинтеза

Фотосинтез (от греч. φωτο- — свет и σύνθεσις — синтез, совмещение, помещение вместе) — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий). В современной физиологии растений под фотосинтезом чаще понимается фотоавтотрофная функция — совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных эндэргонических реакциях, в том числе превращения углекислого газа в органические вещества.

Особенности фотосинтеза:

1. СО2 поглощается 2. О2 выделяется 3. Органические вещества синтезируются 4. Энергия затрачивается 5. Осуществляется в клетке в хлоропластах 6. Осуществляется только в клетках с пигментом хлорофиллом и каротином(зелёных) 7. Осуществляется только на свету 8. Химические связи образуются 9. Относится к реакциям ассимиляции (пластического обмена) – анаболизма 10. Функции в клетке и организме – синтез органических веществ (пластического и энергетического материала)

Хемосинтез - процесс синтеза из углекислого газа органических веществ, который происходит за счет энергии, выделяемой при окислении аммиака, сероводорода и других химических веществ, в ходе жизнедеятельности микроорганизмов. У хемосинтеза также есть и другое название - хемолитоавтотрофия.

В отличие от фотосинтеза в хемосинтезе вместо энергии света используется энергия, которая образуется в результате окислительно-восстановительных реакций.

При хемосинтезе биосинтез органических соединений происходит за счет автотрофной ассимиляции углекислого газа, то есть точно таким же образом, как и при фотосинтезе. В результате переноса электронов по цепи дыхательных ферментов бактерий, которые являются встроенными в клеточную мембрану, получается энергия в виде АТФ. Из-за очень большого расхода энергии все хемосинтезирующие бактерии, кроме водородных, образуют довольно мало биомассы, но при этом они окисляют большой объем неорганических веществ.

Бактериальный фотосинтез

Некоторые пигментосодержащие серобактерии (пурпурные, зелёные), содержащие специфические пигменты – бактериохлорофиллы, способны поглощать солнечную энергию, с помощью которой сероводород в их организмах расщепляется и отдаёт атомы водорода для восстановления соответствующих соединений. Этот процесс имеет много общего с фотосинтезом и отличается только тем, что у пурпурных и зелёных бактерий донором водорода является сероводород (изредка – карбоновые кислоты), а у зелёных растений – вода. У тех и других отщепление и перенесение водорода осуществляется благодаря энергии поглощённых солнечных лучей.

Бактериальный фотосинтез отличается от фотосинтеза высших растений и водорослей отсутствием выделения кислорода; донором электрона здесь служит не вода, а более сильные восстановители - H2S, органические кислоты, тиосульфаты. В бактериальном фотосинтезе принимают участие несколько цитохромов, которые отличаются по функциональной роли и по спектрам.