Что такое хемосинтез?

Синтез органики за счет энергии, запасенной в химических связях неорганических веществ - хемосинтез. Хемоавтотрофы встречаются только среди бактерий, причем в современном мире разнообразие хемосинтетических бактерий невелико. Они были открыты в конце XIX в. отечественным микробиологом С. Н. Виноградским. Хемоавтотрофные бактерии могут использовать в качестве источника энергии, т. е. в качестве восстановителей: 1) соединения серы; 2) водород; 3) соединения азота; 4) соединения железа; и предположительно: 5) карбонат марганца MnCO3 до оксида марганца Mn2O3; 6) оксид трехвалентной сурьмы Sb2O3, окисляя его до пятивалентной Sb2O5. Так называемые бесцветные серные бактерии развиваются в сероводородных источниках, в том числе и горячих (некоторые имеют температурный оптимум около 50 оС) , и даже в источниках, представляющих собой слабую (вплоть до однонормальной, рН = 0) серную кислоту или насыщенный раствор поваренной соли. Некоторые из этих бактерий встречаются в почве, в месторождениях серы и в некоторых разрушающихся горных породах (способствуя их так называемому сернокислому выветриванию) . Естественно, к разным условиям приспособлены разные виды этих бактерий. Многие из них не только способны окислять одно какое-то соединение серы, а последовательно повышать ее степень окисления, т. е. окислять сероводород (H2S) до молекулярной серы (S), а молекулярную серу – до тиосульфата (S2O3-), тиосульфат – до сульфита (SO3-), сульфит – до сульфата, т. е. серной кислоты (SO4-). При этом степень окисления серы увеличивается от –2 до +6. Немудрено, что для хемосинтеза выбран такой элемент, как сера, степень окисления которого способна варьировать в столь широких пределах. Некоторые способны окислять серу даже из нерастворимых сульфидов тяжелых металлов. Такие бактерии используются для разработки обедненных месторождений этих металлов. Воду с бактериями пропускают через измельченную руду, представленную сульфидами, и собирают ее, обогащенную сульфатами соответствующих соединений. Бактерии, использующие в качестве единственного источника энергии восстановление водорода, – водородные бактерии, живут в почве и водоемах. Хемосинтез на основе азота осуществляют нитрифицирующие бактерии. Имеется две группы нитрифицирующих бактерий. Одна восстанавливает аммоний (NH4+) до нитритов (NO2-), при этом степень окисления азота меняется с –3 до +3. Вторая группа окисляет нитриты до нитратов (NO3-), повышая степень окисления азота до +5. Все нитрифицирующие бактерии – облигатные аэробы. Имеются также бактерии, способные окислять двухвалентное железо до трехвалентного. Общее уравнение хемосинтеза в этом случае выглядит так: 4Fe2+SO4 + H2SO4 +O2 = 2Fe3+2(SO4)3 + 2H2O. Такие бактерии, живущие в болотах, образуют болотные месторождения железа.