Was ist die Energiequelle für die Chemosynthese?

Alle Lebewesen benötigen eine Möglichkeit, Energie zu produzieren, um die Stoffwechsel-, Synthese- und Fortpflanzungsmaschinerie in ihren Zellen anzutreiben. Letztlich nutzt jedes Lebewesen das Molekül ATP (Adenosintriphosphat) für diesen Zweck.

Um Energie aus Molekülen zu gewinnen, müssen diese Moleküle, die Nährstoffe genannt werden, leicht zu finden und leicht abzubauen sein. Glukose passt zu dieser Beschreibung für das meiste Leben auf der Erde. Einige Organismen erhalten Glukose durch die Verdauung ihrer Nahrung; andere müssen es machen oder andere Kohlenhydrate machen.

Weit unter der Meeresoberfläche, wo der Druck extrem ist und Nährstoffe knapp sind, können bestimmte Gemeinschaften von Organismen nicht nur überleben, sondern auch gedeihen. Tatsächlich tun sie dies nicht zufällig, während sie sich umeinander gruppieren hydrothermalLüftungsöffnungen, Öffnungen im Meeresboden, die extreme Hitze und Chemikalien abgeben, die viele Arten nicht vertragen (wie Miniaturvulkane). Diese Chemosynthetische Organismen

Organismen können klassifiziert werden als Prokaryoten, deren Zellen keine membrangebundenen Organellen aufweisen und sich ungeschlechtlich vermehren, oder Eukaryoten, deren Zellen ihre DNA in Kerne eingeschlossen haben und eine Vielzahl von membrangebundenen Organellen im Zytoplasma aufweisen. Zu diesen membrangebundenen Organellen gehören Mitochondrien und in Pflanzen Chloroplasten.

Mitochondrien ermöglichen allen Eukaryoten, Glukose aerob zu Kohlendioxid, Wasser und Energie abzubauen; Chloroplasten ermöglichen es Pflanzen, Glukose aus Kohlendioxid aufzubauen, da sie es nicht aufnehmen können.

Chemosynthese ist die Ableitung von Kohlenstoff aus Kohlendioxid plus Energie aus anderen Wirkstoffen, wie unten beschrieben. Die Chemosynthese ist somit eng mit der Photosynthese verwandt. Tatsächlich bilden chemosynthetische Organismen und photosynthetische Organismen zusammen die Autotrophe, oder die Klasse der Lebewesen, die ihre eigene Nahrung herstellen, anstatt sie zu sich zu nehmen. Dies können entweder Prokaryoten oder Eukaryoten sein, wie Sie sehen werden.

Autotrophe sind Organismen, die ihre eigene Nahrung produzieren oder synthetisieren können, solange eine Kohlenstoffquelle und eine Energiequelle vorhanden sind. Diese minimale Kohlenstoffquelle hat normalerweise die Form von Kohlendioxid (CO₂), ein Molekül, das praktisch überall auf und über dem Planeten vorkommt.

Menschen und andere Tiere scheiden es als Abfall aus. Pflanzen und andere autotrophe Lebewesen verwenden es als Brennstoff und erhalten einen der größeren und definitiveren biochemischen Kreisläufe der Natur.

Pflanzen sind die bekannteste Art von Autotrophen, aber verschiedene andere prägen die globale Biosphäre, oft weit weg von den menschlichen Augen. Algen, Phytoplankton und bestimmte Bakterien sind autotroph. Besonders die Bakterien, die tief im Meer überleben können, sind aufgrund ihres chemosynthetischen Stoffwechsels von besonderem Interesse.

Chemosynthese ist ein Prozess, bei dem Energie über die mikrobielle Vermittlung bestimmter chemischer Reaktionen gewonnen wird. Die Energiequelle für die Chemosynthese ist Energie, die durch eine chemische Reaktion (die Oxidation einer anorganischen Substanz) freigesetzt wird, und nicht Energie, die aus Sonnenlicht oder anderem Licht gewonnen wird.

Die Kohlenstoffquelle bleibt CO₂, und Sauerstoff (als O₂) muss vorhanden sein, um auf das anorganische Molekül wirken zu können, aber dieses anorganische Molekül kann Wasserstoffgas (H₂), Schwefelwasserstoff (H₂S) oder Ammoniak (NH₃), abhängig von der jeweiligen Umgebung. Welches Kohlenhydrat auch immer für die Verwendung in der Zelle gebildet wird, hat die Form (CH₂Ö)_Nein, da dies per Definition für alle Kohlenhydrate gilt.

Eine Chemosynthesegleichung beschreibt die Umwandlung von Kohlendioxid in Kohlehydrate, wenn Schwefelwasserstoff zu Wasser und Schwefel oxidiert wird:

CO₂+ Aus₂ + 4 H₂S → CH₂O + 4 S + 3 H₂Ö

Einige Organismen können in der Nähe von Meeresbodenöffnungen überleben, da diese Wasser mit einer Temperatur von etwa 5 bis 100 °C (41 bis 212 °F) abgeben. Dies ist nicht gerade warm und einladend, aber ungleichmäßige und manchmal heftige Hitze ist besser als gar keine Hitze, wenn Sie die richtige enzymatische Ausrüstung haben.

Einige "Bakterien" in diesen sogenannten hydrothermale Schlotgemeinschaften sind eigentlich Archaeen, prokaryontische Organismen, die eng mit Bakterien verwandt sind (früher als Archaebakterien bezeichnet). Ein Beispiel ist Methanopyrus kandleri, die sehr salzige und sehr warme Umgebungen mit ungewöhnlicher Leichtigkeit verträgt. Diese Spezies gewinnt Energie aus Wasserstoffgas und setzt Methan (CH₄).