Главное отличие - хемосинтез против фотосинтеза

Хемосинтез и фотосинтез - два основных производственных механизма, при которых организмы производят себе пищу. Оба процесса участвуют в производстве простых сахаров, таких как глюкоза, из двуокиси углерода и воды. В главное отличие между хемосинтезом и фотосинтезом заключается в том, что хемосинтез - это процесс, который синтезирует органические соединения в клетке за счет энергии, генерируемой в результате химических реакций. в то время как фотосинтез - это процесс, при котором органические соединения синтезируются за счет энергии, получаемой от солнечного света.

В этой статье рассматривается,

1. Что такое хемосинтез - Определение, характеристики, процесс 2. Что такое фотосинтез - Определение, характеристики, процесс 3. В чем разница между хемосинтезом и фотосинтезом?

Что такое хемосинтез

Хемосинтез - это синтез органических соединений с использованием энергии, полученной при окислении неорганических соединений. Хемосинтез происходит в отсутствие солнечного света, в таких местах, как гидротермальные источники в глубоком океане. Организмы, живущие в гидротермальных источниках, используют неорганические соединения, выходящие с морского дна, в качестве источника энергии для производства пищи. Таким образом, гидротермальные источники состоят из высокой биомассы, включая редкое распределение животных, которые зависят от пищи, поступающей в результате хемосинтеза. Хемосинтез в основном осуществляется микробами, которые обитают на морском дне и образуют микробные маты. Чешуйчатые черви, блюдца и улитки, такие как травоядные, могут быть найдены на циновке, поедающей ее. Хищники тоже приходят и поедают этих травоядных. Обнаружено, что такие животные, как трубчатые черви, живут как симбионты с хемосинтетическими бактериями. Гигантские трубчатые черви рядом с гидротермальным источником показаны на рисунке 1.

Рисунок 1: Гигантские трубчатые черви рядом с гидротермальным источником.

Во время хемосинтеза бактерии используют энергию, хранящуюся в химических связях сероводорода или газообразного водорода, для производства глюкозы из растворенного диоксида углерода и воды. Химическая реакция использования сероводорода в хемосинтезе показана ниже.

12ЧАС₂S + 6СО₂ → С₆ЧАС₁₂О₆ (Глюкоза) + 6ЧАС₂О + 12S

Организмы, выполняющие хемосинтез, называются хемотрофами. Хемоорганотрофы и хемолитотрофы - это две категории хемотрофов. Хемолитотрофы используют электроны из неорганических химических источников, таких как сероводород, ионы аммония, ионы двухвалентного железа и элементарная сера. Acidithiobacillus ferrooxidans, которая является железобактериями, Nitrosomonas, которая является нитрозифицирующими бактериями, Nitrobactor, которая представляет собой нитрифицирующие бактерии, окисляющие серу протеобактерии, aquificaeles и метаногенные археи являются примерами хемолитотрофов.

Что такое фотосинтез

Фотосинтез - это процесс, в котором зеленые растения и водоросли синтезируют глюкозу из углекислого газа и воды, используя солнечный свет в качестве источника энергии. В этом процессе участвует пигмент хлорофилл. У растений фотосинтез происходит в специализированных пластидах, называемых хлоропластами. Высшие растения состоят из листьев, содержащих больше хлорофилла для более эффективного фотосинтеза.

Рисунок 2: Фотосинтезирующие листья

Выявлены две категории фотосинтеза: кислородный фотосинтез и аноксигенный фотосинтез. Кислородный фотосинтез происходит у цианобактерий, водорослей и растений, тогда как аноксигенный фотосинтез происходит у пурпурных серных бактерий и зеленых серных бактерий. Во время кислородного фотосинтеза электроны передаются от воды к углекислому газу. Таким образом, вода окисляется, а углекислый газ восстанавливается, образуя глюкозу. Следовательно, донором электронов в кислородном фотосинтезе является вода. Газообразный кислород - это побочный продукт кислородного фотосинтеза. Напротив, аноксигенный фотосинтез не производит кислород в качестве побочного продукта. Донор электронов переменный, это может быть сероводород. Ниже показаны химические реакции кислородного и аноксигенного фотосинтеза.

Кислородный фотосинтез:

6CО₂ + 12H₂О + Световая энергия → C₆ЧАС₁₂О₆ + 6О₂ + 6H₂О

Аноксигенный фотосинтез:

CО₂ + 2H₂S + Световая энергия → [CЧАС₂O] + 2S + H₂О

Организмы, осуществляющие фотосинтез, называются фототрофами. Фотоавтотрофы и фотогетеротрофы - две категории фототрофов. Источником углерода фотоавтотрофов является диоксид углерода, тогда как источником углерода фотогетеротрофов является органический углерод. Зеленые растения, цианобактерии и водоросли являются примерами фотоавтотрофов, а некоторые бактерии, такие как Rhodobactor, являются примерами фотогетеротрофов.

Разница между хемосинтезом и фотосинтезом

Энергетический ресурс

Хемосинтез: Источником энергии хемосинтеза является химическая энергия, запасенная в неорганических химических веществах, таких как сероводород.

Фотосинтез: Источником энергии фотосинтеза является солнечный свет.

Преобразование энергии

Хемосинтез: Химическая энергия, запасенная в неорганических соединениях, сохраняется в органических соединениях во время хемосинтеза.

Фотосинтез: Световая энергия преобразуется в химическую энергию во время фотосинтеза.

Организмы

Хемосинтез: Хемосинтезирующие организмы все вместе называются хемотрофами.

Фотосинтез: Фотосинтезирующие организмы все вместе называются фототрофами.

Вовлеченные пигменты

Хемосинтез: В хемосинтезе пигменты не участвуют.

Фотосинтез: Хлорофилл, каротиноиды и фикобилины - это пигменты, участвующие в фотосинтезе.

Вовлеченные пластиды

Хемосинтез: Пластиды не участвуют в хемосинтезе.

Фотосинтез: Хлоропласты - это пластиды растений; реакции фотосинтеза сосредоточены в клетке.

Кислород как побочный продукт

Хемосинтез: Газообразный кислород не выделяется в качестве побочного продукта.

Фотосинтез: Кислород выделяется как побочный продукт во время фотосинтеза.

Вклад в общую биосферную энергию

Хемосинтез: Хемосинтез имеет меньший вклад в общую энергию биосферы.

Фотосинтез: Фотосинтез имеет более высокий вклад в общую энергию биосферы.

Категории

Хемосинтез: Хемоорганотрофы и хемолитотрофы - это две категории хемотрофов.

Фотосинтез: Фотоавтотрофы и фотогетеротрофы - две категории фототрофов.

Присутствие

Хемосинтез: Хемосинтез обнаружен у таких бактерий, как Acidithiobacillus ferrooxidans, Nitrosomonas, Nitrobacter, окисляющих серу протеобактерий, aquificaeles и архей, таких как метаногенные археи.

Фотосинтез: Фотосинтез находится в зеленых растениях, цианобактериях, водорослях и родобактериях.

Заключение

Хемосинтез и фотосинтез - это два типа первичной продукции, обнаруживаемой среди организмов. Хемосинтез и фотосинтез подпитывают все формы жизни на Земле. Как большинство хемосинтетических, так и фотосинтезирующих организмов используют углекислый газ и воду для производства органических соединений в качестве пищи. Хемосинтез использует химическую энергию, запасенную в неорганических соединениях, для производства простых сахаров, таких как глюкоза. Это основной источник энергии для большинства животных, обитающих в гидротермальных источниках в глубоком море, куда не может попасть солнечный свет. Напротив, фотосинтез использует световую энергию солнца для производства глюкозы. Хемосинтез в основном встречается у бактерий, которые могут жить независимо на морском дне, или у симбионтов, живущих внутри животных, таких как трубчатые черви, заменяя их кишечник. Наземные растения являются основными производителями большинства пищевых цепочек на Земле. Однако основное различие между хемосинтезом и фотосинтезом заключается в их источнике энергии.

Ссылка: 1. Комитет Национального исследовательского совета (США) по возможностям исследований в области биологии. «Экология и экосистемы». Возможности в биологии. Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1989 г. Web. 03 апреля 2017 г. 2. Совет по изучению океана Национального исследовательского совета (США). «Достижения в биологической океанографии». 50 лет открытия океана: Национальный научный фонд 1950-2000 гг. Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1970 г. Web. 03 апреля 2017 г. 3. Купер, Джеффри М. «Фотосинтез». Клетка: молекулярный подход. 2-е издание. Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1970 г. Web. 03 апреля 2017.

Изображение предоставлено: 1. «Гигантские трубчатые черви рядом с вентиляцией». Автор НАСА - (общественное достояние) через Commons Wikimedia 2. «318743» (общественное достояние) через Pixabay