Unterschied zwischen Photosynthese und Chemosynthese. Die Chemosynthese ist ein einzigartiger Prozess der Ernährung von Bakterien. Wie unterscheidet sich die Chemosynthese von der Photosynthese?

Alle Lebewesen brauchen Nahrung und Nährstoffe. Bei der Nahrungsaufnahme nutzen sie Energie, die hauptsächlich in organischen Verbindungen gespeichert ist – Proteine, Fette, Kohlenhydrate. Heterotrophe Organismen nutzen Nahrung pflanzlichen und tierischen Ursprungs, die bereits organische Verbindungen enthält. Pflanzen erzeugen durch den Prozess der Photosynthese organisches Material.

Die Erforschung der Photosynthese begann 1630 mit den Experimenten des Niederländers van Helmont. Er bewies, dass Pflanzen organische Stoffe nicht aus dem Boden beziehen, sondern selbst herstellen.

Joseph Priestley bewies 1771 die „Korrektur“ der Luft mit Pflanzen. Unter einer Glasabdeckung platziert, absorbierten sie das von den glimmenden Splittern freigesetzte Kohlendioxid.

Das steht inzwischen fest Photosynthese ist der Prozess der Bildung organischer Verbindungen aus CO 2 und Wasser mithilfe von Lichtenergie und findet in den Chloroplasten grüner Pflanzen und den grünen Pigmenten einiger photosynthetischer Bakterien statt.

Chloroplasten und Falten der Zytoplasmamembran von Prokaryoten enthalten ein grünes Pigment - Chlorophyll, ein Molekül, das durch Sonnenlicht angeregt werden kann, seine Elektronen abgibt und sie auf höhere Energieniveaus bewegt. Dieser Vorgang kann mit dem Hochwerfen eines Balls verglichen werden. Wenn der Ball aufsteigt, speichert er potentielle Energie; Wenn er fällt, verliert er sie. Die Elektronen fallen nicht zurück, sondern werden von Elektronenträgern (NADP+ - Nicotinamiddiphosphat). In diesem Fall wird die zuvor angesammelte Energie teilweise für die Bildung von ATP aufgewendet. Wenn wir den Vergleich mit einem geworfenen Ball fortsetzen, können wir sagen, dass der Ball beim Fallen den umgebenden Raum erwärmt und ein Teil der Energie der fallenden Elektronen in Form von ATP gespeichert wird. Der Prozess der Photosynthese gliedert sich in Reaktionen, die durch Licht verursacht werden, und Reaktionen, die mit der Kohlenstofffixierung verbunden sind: Licht Und dunkel Phasen.

Lichtphase- Dies ist die Stufe, in der die vom Chlorophyll absorbierte Lichtenergie in der Elektronentransportkette in elektrochemische Energie umgewandelt wird. Es wird im Licht in Granmembranen unter Beteiligung von Transportproteinen und ATP-Synthetase durchgeführt.

Reaktionen, verursacht durch Licht, treten auf den photosynthetischen Membranen der Chloroplastenkörnchen auf:

1) Anregung von Chlorophyllelektronen durch Lichtquanten und deren Übergang auf ein höheres Energieniveau;

2) Reduktion der Elektronenakzeptoren – NADP+ zu NADP H

2H+ + 4e- + NADP+ → NADP H;

3) Photolyse von Wasser: 2H 2 O → 4H+ + 4e- + O 2.

Dieser Prozess findet im Inneren statt Thylakoide– Falten der inneren Membran von Chloroplasten, aus denen sie gebildet werden Körner– Stapel von Membranen.

Ergebnisse leichte Reaktionen:

Photolyse von Wasser unter Bildung von freiem Sauerstoff,

ATP-Synthese,

Reduktion von NADP+ zu NADP N.

Dunkle Phase– der Prozess der Umwandlung von CO 2 in Glukose Stroma(Raum zwischen Grana) von Chloroplasten unter Verwendung der Energie von ATP und NADP H.

Ergebnis Dunkelreaktionen: die Umwandlung von Kohlendioxid in Glukose und dann in Stärke. Neben Glukosemolekülen kommt es im Stroma zur Bildung von Aminosäuren, Nukleotiden und Alkoholen.

Die Gesamtgleichung für die Photosynthese lautet:

Die Bedeutung der Photosynthese:

Es entsteht freier Sauerstoff, der für die Atmung von Organismen und die Bildung eines schützenden Ozonschirms (Schutz der Organismen vor den schädlichen Auswirkungen ultravioletter Strahlung) notwendig ist.

Produktion organischer Rohsubstanzen - Nahrung für alle Lebewesen;

Reduzierung der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre.

Chemosynthese – die Bildung organischer Verbindungen aus anorganischen aufgrund der Energie von Redoxreaktionen von Stickstoff-, Eisen- und Schwefelverbindungen.

Die Rolle der Chemosynthese: Chemosynthetische Bakterien zerstören Gesteine, reinigen Abwasser und sind an der Bildung von Mineralien beteiligt.

Thematische Aufgaben

A1. Photosynthese ist verbunden mit:

1) der Abbau organischer Stoffe in anorganische

2) die Bildung organischer Substanzen aus anorganischen

3) chemische Umwandlung von Glucose in Stärke

4) Bildung von Zellulose

A2. Das Ausgangsmaterial für die Photosynthese ist

1) Proteine und Kohlenhydrate

2) Kohlendioxid und Wasser

3) Sauerstoff und ATP

4) Glukose und Sauerstoff

A3. Es findet die Lichtphase der Photosynthese statt

1) in Grana von Chloroplasten

2) in Leukoplasten

3) im Stroma von Chloroplasten

4) in Mitochondrien

A4. Die Energie angeregter Elektronen im Lichtstadium wird genutzt für:

1) ATP-Synthese

2) Glukosesynthese

3) Proteinsynthese

4) Abbau von Kohlenhydraten

A5. Als Ergebnis der Photosynthese produzieren Chloroplasten:

1) Kohlendioxid und Sauerstoff

2) Glukose, ATP und Sauerstoff

3) Proteine, Fette, Kohlenhydrate

4) Kohlendioxid, ATP und Wasser

A6. Chemotrophe Organismen umfassen

1) Erreger der Tuberkulose

2) Milchsäurebakterien

3) Schwefelbakterien

IN 1. Wählen Sie die Prozesse aus, die in der Lichtphase der Photosynthese ablaufen

1) Photolyse von Wasser

2) Glukosebildung

3) Synthese von ATP und NADP H

4) Verwendung von CO 2

5) Bildung O 2

6) Nutzung von ATP-Energie

UM 2. Wählen Sie die am Prozess der Photosynthese beteiligten Substanzen aus

1) Zellulose

2) Glykogen

3) Chlorophyll

6) Nukleinsäuren

Chemosynthese (von Chemo... und Synthese), oder genauer gesagt Chemolithoautotrophie, ist eine für einige Bakterien charakteristische Art der Ernährung, die aufgrund der Oxidationsenergie anorganischer Verbindungen in der Lage ist, CO 2 als einzige Kohlenstoffquelle zu assimilieren. Die Entdeckung der Chemosynthese im Jahr 1887 (S. N. Vinogradsky) veränderte die Vorstellungen über die wichtigsten Stoffwechselarten in lebenden Organismen erheblich. Im Gegensatz zur Photosynthese nutzt die Chemosynthese keine Lichtenergie, sondern die aus Redoxreaktionen gewonnene Energie, die für die Synthese von Adenosintriphosphorsäure (ATP) ausreichen und 10 kcal/mol überschreiten muss.

Zur Chemosynthese fähige Bakterien stellen keine einzelne taxonomische Gruppe dar, sondern werden in Abhängigkeit vom oxidierten anorganischen Substrat systematisiert. Darunter sind Mikroorganismen, die Wasserstoff, Kohlenmonoxid, reduzierte Schwefelverbindungen, Eisen, Ammoniak, Nitrite und Antimon oxidieren.

Wasserstoffbakterien sind die zahlreichste und vielfältigste Gruppe chemosynthetischer Organismen; Führen Sie die Reaktion 6H 2 + 2O 2 + CO 2 = (CH 2 O) + 5H 2 O durch, wobei (CH 2 O) das Symbol für die resultierenden organischen Substanzen ist. Im Vergleich zu anderen autotrophen Mikroorganismen zeichnen sie sich durch eine hohe Wachstumsrate aus und können große Biomasse produzieren. Diese Bakterien sind auch in der Lage, auf Medien zu wachsen, die organische Substanzen enthalten, d. h. sie sind mykotrophe oder fakultativ chemoautotrophe Bakterien.

In der Nähe von Wasserstoffbakterien stehen Carboxydobakterien, die CO mithilfe der Reaktion 25CO + 12O 2 + H 2 O + 24CO 2 + (CH 2 O) oxidieren. Thionische Bakterien oxidieren Schwefelwasserstoff, Thiosulfat und molekularen Schwefel zu Schwefelsäure. Einige von ihnen (Thiobacillus ferrooxidans) oxidieren Sulfidmineralien sowie Eiseneisen. Die Fähigkeit zur Chemosynthese verschiedener aquatischer Schwefelbakterien ist noch nicht bewiesen.

Nitrifizierende Bakterien oxidieren Ammoniak zu Nitrit (1. Stufe der Nitrifikation) und Nitrit zu Nitrat (2. Stufe). Unter anaeroben Bedingungen wird bei einigen denitrifizierenden Bakterien, die Wasserstoff oder Schwefel oxidieren, eine Chemosynthese beobachtet, für deren Biosynthese jedoch häufig organisches Material erforderlich ist (Lithoheterotrophie). Die Chemosynthese wurde in einigen streng anaeroben methanproduzierenden Bakterien gemäß der Reaktion 4H 2 + CO 2 = CH 4 + 2H 2 O beschrieben.

Die Biosynthese organischer Verbindungen während der Chemosynthese erfolgt durch autotrophe Assimilation von CO 2 (Calvin-Zyklus) auf die gleiche Weise wie bei der Photosynthese. Energie in Form von ATP wird durch die Übertragung von Elektronen durch eine Kette von Atmungsenzymen gewonnen, die in der Zellmembran der Bakterien eingebettet sind. Einige oxidierbare Substanzen geben auf der Ebene von Cytochrom c Elektronen an die Kette ab, was zu einem zusätzlichen Energieverbrauch für die Synthese des Reduktionsmittels führt. Aufgrund des hohen Energieverbrauchs bilden chemosynthetisierende Bakterien mit Ausnahme von Wasserstoffbakterien wenig Biomasse, oxidieren jedoch eine große Menge an anorganischen Substanzen.

In der Biosphäre kontrollieren chemosynthetische Bakterien die oxidativen Stellen des Zyklus der wichtigsten Elemente und sind daher von außerordentlicher Bedeutung für die Biogeochemie. Wasserstoffbakterien können in geschlossenen Ökosystemen zur Proteinproduktion und zur Reinigung der Atmosphäre von CO 2 eingesetzt werden. Morphologisch gesehen sind chemosynthetische Bakterien sehr vielfältig, obwohl die meisten von ihnen zu Pseudomonaden gehören; sie kommen unter knospenden und filamentösen Bakterien, Spirilla, Leptospiren und Corynebakterien vor.

Grüne Pflanzen (Autotrophen) sind die Grundlage des Lebens auf dem Planeten. Fast alle Nahrungsketten beginnen mit Pflanzen. Sie wandeln die Energie, die in Form von Sonnenlicht auf sie fällt, in Energie um, die in Kohlenhydraten gespeichert ist. Das wichtigste davon ist der Zucker mit sechs Kohlenstoffatomen, die Glukose. Dieser Energieumwandlungsprozess wird Photosynthese genannt. Die Gesamtgleichung für die Photosynthese sieht folgendermaßen aus:

Wasser + Kohlendioxid + Licht > Kohlenhydrate + Sauerstoff

Im Jahr 1905 führte der englische Pflanzenphysiologe Frederick Blackman Forschungen durch und etablierte die grundlegenden Prozesse der Photosynthese. Blackman kam zu dem Schluss, dass zwei Prozesse abliefen: Der eine hing stark von der Lichtstärke, aber nicht von der Temperatur ab, während der andere unabhängig von der Lichtstärke stark von der Temperatur beeinflusst wurde. Diese Erkenntnis bildete die Grundlage moderner Vorstellungen über die Photosynthese. Die beiden Prozesse werden manchmal als „helle“ und „dunkle“ Reaktionen bezeichnet, was nicht ganz korrekt ist, da sich herausstellte, dass die Reaktionen der „dunklen“ Phase zwar in Abwesenheit von Licht ablaufen, dafür aber Produkte der „hellen“ Phase erfordern. Phase.

Die Photosynthese beginnt, wenn von der Sonne emittierte Photonen in spezielle Pigmentmoleküle im Blatt eindringen – Chlorophyllmoleküle. Chlorophyll kommt in Blattzellen vor, in den Membranen der Zellorganellen von Chloroplasten (sie sind diejenigen, die dem Blatt seine grüne Farbe verleihen). Der Prozess der Energiegewinnung besteht aus zwei Stufen und wird in separaten Molekülclustern durchgeführt – diese Cluster werden üblicherweise als Photosystem I und Photosystem II bezeichnet. Die Clusterzahlen spiegeln die Reihenfolge wider, in der diese Prozesse entdeckt wurden, und dies ist eine der lustigen wissenschaftlichen Kuriositäten, da im Blatt die Reaktionen im Photosystem II zuerst ablaufen und erst dann im Photosystem I.

Wenn ein Photon mit 250–400 Molekülen des Photosystems II kollidiert, steigt die Energie schlagartig an und wird auf das Chlorophyllmolekül übertragen. An diesem Punkt finden zwei chemische Reaktionen statt: Das Chlorophyllmolekül verliert zwei Elektronen (die von einem anderen Molekül, einem sogenannten Elektronenakzeptor, aufgenommen werden) und das Wassermolekül spaltet sich. Die Elektronen der beiden Wasserstoffatome, die Teil des Wassermoleküls waren, ersetzen die beiden vom Chlorophyll verlorenen Elektronen.

Anschließend wird das hochenergetische („schnelle“) Elektron von den zu einer Kette zusammengefügten molekularen Trägern wie eine heiße Kartoffel aufeinander übertragen. In diesem Fall fließt ein Teil der Energie in die Bildung des Adenosintriphosphat (ATP)-Moleküls, einem der Hauptenergieträger in der Zelle. Währenddessen absorbiert ein etwas anderes Chlorophyllmolekül des Photosystems I die Energie des Photons und gibt ein Elektron an ein anderes Akzeptormolekül ab. Dieses Elektron wird im Chlorophyll durch ein Elektron ersetzt, das entlang der Trägerkette vom Photosystem II angekommen ist. Die Energie des Elektrons aus dem Photosystem I und die zuvor bei der Spaltung eines Wassermoleküls gebildeten Wasserstoffionen werden zur Bildung von NADP-H, einem weiteren Trägermolekül, genutzt.

Durch den Prozess der Lichteinfangung wird die Energie zweier Photonen in den Molekülen gespeichert, mit denen die Zelle Reaktionen durchführt, und es entsteht ein zusätzliches Sauerstoffmolekül. Nachdem die Sonnenenergie absorbiert und gespeichert wurde, sind die Kohlenhydrate an der Reihe. Der grundlegende Mechanismus der Kohlenhydratsynthese in Pflanzen wurde von Melvin Calvin entdeckt. Der Zyklus der Umwandlung von Sonnenenergie in Kohlenhydrate besteht aus einer Reihe chemischer Reaktionen, die mit der Kombination eines ankommenden Moleküls mit einem „Helfer“-Molekül beginnen, gefolgt von der Auslösung anderer chemischer Reaktionen. Diese Reaktionen führen zur Bildung des Endprodukts und reproduzieren gleichzeitig das „Helfer“-Molekül, und der Kreislauf beginnt von neuem. Im Calvin-Zyklus spielt der Fünf-Kohlenstoff-Zucker Ribulosediphosphat (RDP) die Rolle eines solchen „Helfer“-Moleküls. Der Calvin-Zyklus beginnt mit der Verbindung von Kohlendioxidmolekülen mit RDP. Aufgrund der in Form von ATP und NADP-H gespeicherten Energie des Sonnenlichts kommt es zunächst zu chemischen Reaktionen der Kohlenstofffixierung zur Bildung von Kohlenhydraten und anschließend zu Reaktionen des Wiederaufbaus von Ribulosediphosphat. Während der sechs Runden des Zyklus werden sechs Kohlenstoffatome in die Moleküle der Vorläufer von Glucose und anderen Kohlenhydraten eingebaut. Dieser Zyklus chemischer Reaktionen läuft weiter, solange Energie zugeführt wird. Dank dieses Kreislaufs steht die Energie des Sonnenlichts lebenden Organismen zur Verfügung.

27.02.2014 | Ein Kommentar | Lolita Okolnova

Photosynthese- der Prozess der Bildung organischer Substanzen aus Kohlendioxid und Wasser im Licht unter Beteiligung photosynthetischer Pigmente.

Chemosynthese- eine Methode der autotrophen Ernährung, bei der die Energiequelle für die Synthese organischer Stoffe aus CO 2 die Oxidationsreaktionen anorganischer Verbindungen sind

Typischerweise sind alle Organismen in der Lage, organische Substanzen aus anorganischen Substanzen zu synthetisieren, d. h. Organismen, die dazu fähig sind Photosynthese und Chemosynthese, beziehen auf .

Einige werden traditionell als Autotrophe klassifiziert.

Wir haben kurz über den Aufbau einer Pflanzenzelle gesprochen, schauen wir uns den gesamten Prozess genauer an ...

Die Essenz der Photosynthese

(Zusammenfassende Gleichung)

Die Hauptsubstanz, die am mehrstufigen Prozess der Photosynthese beteiligt ist, ist Chlorophyll. Dadurch wird Sonnenenergie in chemische Energie umgewandelt.

Die Abbildung zeigt eine schematische Darstellung des Chlorophyllmoleküls, das Molekül ist übrigens dem Hämoglobinmolekül sehr ähnlich...

Chlorophyll ist eingebaut Chloroplast Grana:

Lichtphase der Photosynthese:

(durchgeführt an Thylakoidmembranen)

Licht, das auf ein Chlorophyllmolekül trifft, wird von diesem absorbiert und bringt es in einen angeregten Zustand – das Elektron, das Teil des Moleküls ist, bewegt sich, nachdem es die Energie des Lichts absorbiert hat, auf ein höheres Energieniveau und nimmt an Syntheseprozessen teil;
Unter Lichteinfluss kommt es auch zur Spaltung (Photolyse) von Wasser:

In diesem Fall wird Sauerstoff an die äußere Umgebung abgegeben und Protonen sammeln sich im Thylakoid im „Protonenreservoir“.

2Н + + 2е - + NADP → NADPH 2

NADP ist eine spezifische Substanz, ein Coenzym, d.h. ein Katalysator, in diesem Fall ein Wasserstoffträger.

synthetisiert (Energie)

Dunkle Phase der Photosynthese

(kommt im Stroma von Chloroplasten vor)

tatsächliche Glukosesynthese

Es findet ein Reaktionszyklus statt, bei dem C 6 H 12 O 6 entsteht. Diese Reaktionen nutzen die Energie von ATP und NADPH 2, die in der leichten Phase gebildet werden; Neben Glukose entstehen bei der Photosynthese weitere Monomere komplexer organischer Verbindungen – Aminosäuren, Glycerin und Fettsäuren, Nukleotide

Bitte beachten Sie: Diese Phase ist dunkel Es wird nicht so genannt, weil es nachts stattfindet – die Glukosesynthese findet im Allgemeinen rund um die Uhr statt. aber die Dunkelphase erfordert keine Lichtenergie mehr.

„Photosynthese ist ein Prozess, von dem letztendlich alle Erscheinungsformen des Lebens auf unserem Planeten abhängen.“

K. A. Timiryazev.

Durch die Photosynthese entstehen auf der Erde etwa 150 Milliarden Tonnen organisches Material und pro Jahr werden etwa 200 Milliarden Tonnen freier Sauerstoff freigesetzt. Darüber hinaus beziehen Pflanzen Milliarden Tonnen Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Kalzium, Magnesium, Kalium und andere Elemente in den Kreislauf ein. Obwohl ein grünes Blatt nur 1-2 % des auf es fallenden Lichts verbraucht, werden die von der Pflanze erzeugten organischen Stoffe und der Sauerstoff im Allgemeinen verbraucht.

Chemosynthese

Die Chemosynthese erfolgt aufgrund der Energie, die bei chemischen Oxidationsreaktionen verschiedener anorganischer Verbindungen freigesetzt wird: Wasserstoff, Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Eisen(II)-oxid usw.

Nach den Stoffen, die am Stoffwechsel von Bakterien beteiligt sind, gibt es:

Schwefelbakterien – Mikroorganismen von Gewässern, die H 2 S enthalten – Quellen mit einem sehr charakteristischen Geruch,
Eisenbakterien,
nitrifizierende Bakterien – oxidieren Ammoniak und salpetrige Säure,
stickstofffixierende Bakterien – bereichern Böden, steigern die Produktivität erheblich,
wasserstoffoxidierende Bakterien

Aber das Wesentliche bleibt dasselbe – das ist auch so

Wer von uns erinnert sich nicht an die Definition von „Photosynthese“ aus dem Botanikunterricht in der Schule? „Der Prozess der Bildung organischer Stoffe aus Kohlendioxid und Wasser im Licht unter Beteiligung photosynthetischer Pigmente.“ Da wir diese lakonische Definition auswendig kannten, fragten sich nur wenige von uns, was sich dahinter verbirgt?

Im Wesentlichen, Photosynthese ist eine chemische Reaktion, bei der sich sechs CO2-Moleküle mit sechs Wassermolekülen zu einem Glukosemolekül verbinden – dem Baustein unserer organischen Substanz. Der bei der Photosynthese entstehende molekulare Sauerstoff ist lediglich ein Nebenprodukt. Allerdings ist genau dieses „Nebenprodukt“ eine der Hauptquellen für Luftsauerstoff, der für höhere Organismen so notwendig ist.

Es scheint, dass alles ganz einfach ist: Die Zelle eines photosynthetischen Organismus ist eine Art „Kegel“ für die chemische Reaktion zweier Komponenten. Doch in Wirklichkeit erweist sich der Reaktionsmechanismus als viel komplexer. Es stellt sich heraus, dass der Prozess aus zwei Reaktionen besteht: „hell“ und „dunkel“. Die erste ist mit der Spaltung eines Wassermoleküls in Wasserstoff und Sauerstoff durch Lichtenergie verbunden. Sonnenlicht wird durch das spezielle lichtabsorbierende Pigment der Zelle, Chlorophyll (grün gefärbt), absorbiert. Anschließend wird die Energie in ATP-Moleküle übertragen, die die resultierende Energie in der zweiten Stufe der Photosynthese – der „dunklen“ Reaktion – freisetzen. Die „dunkle“ Reaktion ist die direkte Reaktion zwischen Kohlendioxid und Wasserstoff zur Bildung von Glucose.

Photosynthese kann von Pflanzen, Algen und einigen Arten von Mikroorganismen durchgeführt werden. Dank ihrer lebenswichtigen Aktivität wird beispielsweise die Existenz von Tieren ermöglicht, deren Nahrung aus organischen Substanzen besteht. Aber ist die Photosynthese die einzige Form, Kohlendioxid in organisches Material umzuwandeln? Nein. Es stellt sich heraus, dass die Natur auch einen anderen, alternativen Weg zur Bildung organischer Stoffe aus CO2 bietet – Chemosynthese.

Der Unterschied zwischen Chemosynthese und Photosynthese besteht im Fehlen einer „Licht“-Reaktion. Als Energiequelle nutzen die Zellen chemosynthetischer Organismen nicht die Energie des Sonnenlichts, sondern die Energie chemischer Reaktionen. Welche? Reaktionen der Oxidation von Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Reduktion von Schwefel, Eisen, Ammoniak, Nitrit, Antimon.

Natürlich nutzt jeder chemosynthetische Organismus seine eigene chemische Reaktion als Energiequelle. Beispielsweise oxidieren Wasserstoffbakterien Wasserstoff, nitrifizierende Bakterien wandeln Ammoniak in Nitratform um usw. Sie alle speichern jedoch die bei einer chemischen Reaktion freigesetzte Energie in Form von ATP-Molekülen. Darüber hinaus verläuft der Prozess entsprechend der Art der Reaktionen im Dunkelstadium der Photosynthese.
Nur einige Bakterienarten verfügen über die Fähigkeit zur Chemosynthese. Ihre Rolle in der Natur ist enorm. Sie „produzieren“ keinen Luftsauerstoff und reichern keine großen Mengen organischer Stoffe an. Allerdings spielen die chemischen Reaktionen, die sie im Laufe ihres Lebens nutzen, eine Schlüsselrolle in der Biogeochemie und sorgen unter anderem für den Kreislauf von Stickstoff, Schwefel und anderen Elementen in der Natur.

Photosynthese und Chemosynthese gehören zu den faszinierendsten Prozessen, die in lebenden Organismen ablaufen. Die Kenntnis der Unterschiede zwischen diesen beiden Reaktionen wird für einen Gymnasiasten als notwendiges Minimum angesehen, aber es ist der Vergleich dieser überaus wichtigen Prozesse, der selbst die fleißigsten und nachdenklichsten Schüler oft in Benommenheit versetzt.

Definition

Photosynthese- der Prozess der Synthese organischer Stoffe, der durch die Energie des Sonnenlichts angeregt wird.

Chemosynthese– der Prozess der Bildung organischer Verbindungen, der ohne die zwingende Anwesenheit von Sonnenquanten „startet“.

Vergleich

Die Photosynthese ist die Quelle der lebenswichtigen Aktivität lebender autotropher Lebewesen, nämlich der überwiegenden Mehrheit der Vertreter des Pflanzenreichs und einiger Arten von Bakterien, die wiederum als Hauptnahrung oder als Anfang der Nahrungspyramide für heterotrophe und saprotrophe Organismen dienen. Dank der Photosynthese werden auf der Erde jährlich 150 Milliarden Tonnen organisches Material gebildet, und die Atmosphäre wird mit 200 Milliarden Tonnen Sauerstoff aufgefüllt, der für die Atmung anderer Organismen geeignet ist.

Die Photosynthese findet in Plastiden statt – Organellen pflanzlicher Zellen, die das Pigment Chlorophyll enthalten. Bei der Redoxreaktion, also der Photosynthese, verbraucht die Pflanze Wasser und anorganische Stoffe, nämlich Kohlendioxid. Dieser Prozess wird durch die Anwesenheit von Energie aus Sonnenquanten angeregt. Durch die Reaktion wird Sauerstoff freigesetzt und organische Stoffe synthetisiert – in den meisten Fällen Glukose, auch Hexose oder Traubenzucker genannt.

Dank der Chemosynthese entsteht in der Biosphäre ein Stickstoffkreislauf, Schwefelbakterien verwittern Gesteine und schaffen so die Grundlage für die Bildung von Böden, und Wasserstoffbakterien oxidieren gefährliche Mengen an Wasserstoff, die sich im Laufe des Lebens einiger Mikroorganismen ansammeln. Darüber hinaus tragen nitrifizierende Bakterien zur Steigerung der Bodenfruchtbarkeit bei und Schwefelbakterien sind an der Abwasserreinigung beteiligt.

Die Chemosynthese findet in den Zellen von Bakterien und Archaeen statt. Bei Redoxreaktionen werden organische Stoffe synthetisiert. Nicht direkt, sondern durch die Bildung von ATP-Energie, die später für die Synthese organischer Stoffe aufgewendet wird. Dazu nutzen lebende Organismen CO 2, Wasserstoff und Sauerstoff, die durch die Oxidation von Ammoniak, Eisenoxid, Schwefelwasserstoff und Wasserstoff entstehen. Wenn man bedenkt, dass die Chemosynthese unter der Erde, in den Tiefen des Weltmeeres, inmitten anderer lebender Organismen stattfinden kann, ist sie nicht an Lichtenergie gebunden, wird nicht von ihr „in Gang gesetzt“ und ist nicht von der Sonne abhängig.

Schlussfolgerungen-Website

Ohne die Energie des Sonnenlichts ist keine Photosynthese möglich; die Chemosynthese benötigt sie nicht.
Pflanzen und Bakterien betreiben Photosynthese, Bakterien und Archaeen betreiben Chemosynthese.
Beide Prozesse haben unterschiedliche biologische Bedeutung.