porównaj: -fotosynteza a chemosynteza -fotosynteza a oddychanie   co to jest reakcja chemiczna?

FOTOSYNTEZA - jest to wielostopniowy proces przyswajania dwutlenku węgla i wody przez rośliny zielone i niektóre bakterie, prowadzący do wytworzenia węglowodanów jako produktów końcowych. Energia niezbędna do fotosyntezy jest dostarczana w pierwszym stadium fotosyntezy w postaci światła absorbowanego przez cząsteczki chlorofilu. A natomist CHEMOSYNTEZA to proces przyswajania tlenku węgla z atmosfery i zachodzi nie przy udzile światła tak jak w fotosyntezie tylko dzięki energii chemicznej uzyskiwanej z utleniania prostych substancji nieorganicznych takich jak metan, siarkowodór, amoniak , wodór i sole żelaza (III) i chemosyntezę przeprowadzają niektóre gatunki bakterii tak zwane chemautotrofy ( a nie rosliny zielone) a) oddychanie beztlenowe: Podstawowy substrat: Glukoza Stopień utleniania substratu oddechowego: Niewielki Końcowy akceptor wodorów (bądź samych elektronów): Pirogronian Produkty utleniania: Alkohol lub kwas organiczny Liczba uwalnianych moli ATP z utleniania jednego mola glukozy: 4 ATP Zysk energetyczny z utleniania jednego mola glukozy: 2 ATP Etapy procesu: Glikoliza + redukcja jej produktu Miejsce zachodzenia procesu: Cytoplazma podstawowa b) oddychanie tlenowe: Podstawowy substrat: Glukoza Stopień utleniania substratu oddechowego: Całkowity Końcowy akceptor wodorów (bądź samych elektronów: Tlen atmosferyczny Produkty utleniania: Dwutlenek węgla i woda Liczba uwalnianych moli ATP z utleniania jednego mola glukozy: 38 ATP Zysk energetyczny z utleniania jednego mola glukozy: 36 ATP Etapy procesu: Glikoliza, utlenianie pirogronianu do aktywnego octanu, cykl Krebsa, łańcuch oddechowy Miejsce zachodzenia procesu: Cytoplazma podstawowa i mitochondria Reakcja chemiczna - każdy proces, w wyniku którego następuje zrywanie lub powstawanie nowych wiązań chemicznych.

FOTOSYNTEZA to złożone reakcje syntezy związków organicznych z prostych substancji nieorganicznych ( CO2, H2O ), które odbywają się poprzez wykorzystanie energii świetlnej. W procesie tym powstają związki mniej utlenione, a tym samym bogatsze w energię. Im więcej związek zawiera atomów H, tym ma wyższą wartość energetyczną. Głównym związkiem powstającym w wyniku redukcji CO2 są cukry. Przebieg fotosyntezy jest uzależniony od dostępu światła, obecności chloroplastów z barwnikami asymilacyjnymi i odpowiednimi enzymami, a także substratów w postaci CO2 i H2O. Dodatkowymi czynnikami mającymi wpływ na intensywność fotosyntezy są temperatura i sole mineralne. Reakcję fotosyntezy można zapisać w następujący sposób: energia świetlna 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 ↑ Fotosynteza przebiega w chloroplastach w dwóch fazach: świetlnej i ciemnej. ♦ reakcje świetlne: wykorzystują energię słoneczną do syntezy NADPH i ATP ♦ reakcje ciemne: zużywają NADPH i ATP do syntezy węglowodanów z CO2 i H2O. UMIEJSCOWIENIE W roślinach zielonych i sinicach fotosynteza jest umiejscowiona w chloroplastach. Reakcja świetlna zachodzi w błonie tylakoidów, a reakcja ciemna przebiega w stromie. U bakterii fotosyntetyzujących reakcja świetlna zachodzi w błonie komórkowej lub w miejscach inwaginacji tej błony ( chromatofory). CHEMOSTNTEZA Oprócz organizmów fotosyntetyzujących, do autotrofów zaliczane są prokarioty, nie mające wprawdzie barwników asymilacyjnych, ale wyposażone w enzymy, za pomocą których mogą uzyskiwać związki organiczne z nieorganicznych na drodze chemosyntezy. Chemosynteza jest procesem polegającym na asymilacji CO2 i przetwarzaniu go na związki organiczne - cukry – przy wykorzystaniu energii chemicznej pochodzącej z utleniania ( najczęściej tlenem atmosferycznym) różnych związków mineralnych. Energia wyzwalana podczas utleniania związków mineralnych zostaje wykorzystana do redukcji węgla w CO2. Prawie wszystkie bakterie chemosyntetyzujące są bezwzględnymi tlenowcami. Są to przeważnie organizmy fizjologicznie bardzo wyspecjalizowane i często jako substrat utleniany mogą wyzyskać tylko jeden określony związek , np. bakterie: - nitryfikacyjne utleniają amoniak i sole amonowe do azotynów ( bakterie Nitrosomonas ) 2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O + energia lub azotyny do azotanów ( bakterie Nitrobacter) 2HNO2 + O2 → 2HNO3 + energia - siarkowe utleniają siarkowodór do wolnej siarki 2H2S + O2 → 2S + 2H2O + energia lub siarkę do siarczanów 2s + O2 + 2H2O → 2H2SO4 + energia Z bakterii siarkowych najdokładniej poznany został rodzaj Thiobacillus. Bezwzględnymi autotrofami są: Thiobacillus thiooxidans, T. thioparus, T.denitryficans, T. neapolitanus. Poza T. denitrificans wszystkie są bezwzględnymi tlenowcami. T. thiooxidans i T. ferrooxidans żyją w środowisku kwaśnym i są zdolne do rozwoju nawet przy pH 1,0. T.ferrooxidans utlenia również sole żelazawe. Do miksotrofów zaliczamy Thiobacillus novellus, T.intermedius, T.acidophilus, T.versutus, Sulfolobus. - wodorowe utleniają wodór cząsteczkowy do wody 2H2 + O2 → 2H2O + energia Bakterie wodorowe dawniej zaliczano do rodzaju Hydrogenomonas, opisanego po raz pierwszy przez polskiego badacza Niklewskiego. Zaliczamy tu Pseudomonas facilis, P. saccharophila, Alcaligenes eutrophus, Nocardia autotrophica. Są to organizmy bezwzględnie tlenowe, posiadające zdolność wykorzystywania nawet śladów tlenu w środowisku. Bakterie wodorowe są względnymi autotrofami, mogącymi odżywiać się auto- i heterotroficznie. - żelazowe utleniają związki żelazawe do żelazowych 4FeCO3 + O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3 + 4CO2 + energia Wśród bakterii żelazowych bezwzględnym autotrofem jest Thiobacillus ferrooxidans, utleniający także siarkę. Inne bakterie żelazowe to: Galionella ferruginea, Sphaerotilus natans, S. discophorus, Leptothrix i Cladothrix. Proces chemosyntezy przebiega w dwóch etapach, które ogólnie można zapisać następująco: 1.związek mineralny + O2 → związek mineralny + energia ( zredukowany) ( utleniony) ( ATP + NADPH + H+) 2.CO2 + H2O + energia → związek organiczny + O2 ( ATP + NADPH + H+) ( cukier) Pierwszy etap dotyczy sposobu dostarczenia energii, a drugi wykorzystania energii do asymilacji CO2 i przetworzenia go na cukier. Udział chemosyntezy w produkcji biomasy jest tak minimalny, że z tego względu nie ma właściwie żadnego znaczenia, ale przynosi inne bardzo istotne korzyści. Dzięki utlenianiu związków mineralnych przechodzą one w postać łatwiej przyswajalną przez rośliny,co przyczynia się do lepszego ich wykorzystania i niezalegania w środowisku. Z tego względu chemosynteza wnosi ważny wkład do obiegu materii w przyrodzie. Utlenienie związków toksycznych, jak siarkowodór, siarka, powoduje dodatkowo oczyszczanie środowiska. W porównaniu z fotosyntezą, chemosyntezą jest procesem mało skomplikowanym, nie wymagającym energii świetlnej. Najprawdopodobniej ten rodzaj autotrofizmu ustąpił miejsca fotosyntezie ze względu na mniejszą wydajność i ograniczony dostęp do surowców energetycznych.