Чем фотосинтез отличается от хемосинтеза кратко

Обновлено: 05.07.2024

Фотоси́нтез — процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий) . В современной физиологии растений под фотосинтезом чаще понимается фотоавтотрофная функция — совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных эндэргонических реакциях, в том числе превращения углекислого газа в органические вещества.

Хемосинтез — способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO2 служат реакции окисления неорганических соединений. Подобный вариант получения энергии используется только бактериями. Явление хемосинтеза было открыто в 1887 году русским учёным С. Н. Виноградским.
Необходимо отметить, что выделяющаяся в реакциях окисления неогранических соединений энергия не может быть непосредственно использована в процессах ассимилияции. Сначала эта энергия переводится в энергию макроэнергетических связей АТФ и только затем тратится на синтез органических соединений.

ХЕМОСИНТЕЗ (от хемо.. . и синтез) , процесс образования некоторыми бактериями органических веществ из диоксида углерода за счет энергии, полученной при окислении неорганических соединений (аммиака, водорода, соединений серы, закисного железа и др.) . Хемосинтезирующие бактерии, наряду с фотосинтезирующими растениями и микробами, составляют группу автотрофных организмов. Хемосинтез открыт в 1887 С. Н. Виноградским.
ФОТОСИНТЕЗ (от фото.. . и синтез) , уникальный физико-химический процесс, осуществляемый на Земле всеми зелеными растениями и некоторыми бактериями и обеспечивающий преобразование электромагнитной энергии солнечных лучей в энергию химических связей различных органических соединений. Основа фотосинтеза — последовательная цепь окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых осуществляется перенос электронов от донора — восстановителя (вода, водород и др. ) к акцептору — окислителю (СО2, ацетат) с образованием восстановленных соединений (углеводов) и выделением O2, если окисляется вода.

Фотосинтез играет ведущую роль в биосферных процессах, приводя в глобальных масштабах к образованию органического вещества из неорганического. Фотосинтезирующие организмы, используя солнечную энергию в реакциях фотосинтеза, осуществляют связь жизни на Земле со Вселенной и определяют в конечном итоге всю ее сложность и разнообразие. Гетеротрофные организмы — животные, грибы, большинство бактерий, а также бесхлорофилльные растения и водоросли — обязаны своим существованием автотрофным организмам — растениям-фотосинтетикам, создающим на Земле органическое вещество и восполняющим убыль кислорода в атмосфере. Человечество все более осознает очевидную истину, впервые научно обоснованную К. А. Тимирязевым и В. И. Вернадским: экологическое благополучие биосферы и существование самого человечества зависит от состояния растительного покрова нашей планеты.

Хемосинтез - автотрофное питание, при котором источником энергии для синтеза органических веществ служат процессы окисления различ неорганических веществ (аммиака, сероводорода, серы итд) . Открыт Виноградским С. Н.
Фотосинтез - для синтеза органических веществ используется световая энергия

Необходимо отметить, что выделяющаяся в реакциях окисления неогранических соединений энергия не может быть непосредственно использована в процессах ассимилияции. Сначала эта энергия переводится в энергию макроэнергетических связей АТФ и только затем тратится на синтез органических соединений.

Фотосинтез – это процесс выработки органических веществ на свету при участии пигмента хлорофилла.

Хемосинтез – это процесс выработки органических веществ при участии энергии химических связей.

Фотосинтез и хемосинтез являются базовыми процессами, происходящими в живых организмах. Эти процессы позволяют сформировать источники жизнедеятельности для автотрофных живых существ, а именно растительных организмов и небольшой группы бактерий. Эти организмы служат основным источником питания и началом пищевой пирамиды для гетеротрофов и сапротрофов.

Характеристика фотосинтеза

С помощью фотосинтеза образуется несколько миллиардов тонн органического вещества, и 200 миллиардов тонн кислорода, который поступает в атмосферу и используется для процесса дыхания всех живых организмов.

Процесс фотосинтеза имеет несколько актуальных характеристик:

фотосинтез происходит в специализированных органах – пластидах, которые содержат пигмент – хлорофилл. В этих органоидах присутствуют граны, состоящие из тилакоидов, лежащих в строме;
в ходе окислительно-восстановительной реакции или фотосинтеза происходит потребление воды, некоторых групп неорганических веществ и углекислого газа;
этот процесс стимулируется поступающими в растение квантами света (молекулы хлорофилла при этом переходят в возбужденное состояние;
результатом реакции является выделение кислорода и создание органических веществ, чаще всего глюкозы и виноградного сахара.

Характеристика хемосинтеза

Что касается хемосинтеза, то он обеспечивает круговорот азота в природе. Также хемосинтез позволяет серобактериям создать базу для образования почв, способствуя их выветриванию. Водородные бактерии окисляют большие объемы водорода и позволяют многим группам микроорганизмов избавиться от него. Нитрифицирующие бактерии позволяют повысить плодородность грунта и участвуют в очищении сточных вод.

Готовые работы на аналогичную тему

Хемосинтез происходит в клетках бактерий и архей. Отличия хемосинтеза состоит в том, что синтез органических веществ происходит не прямо, а через образование энергии АТФ, которая в последствии тратится на синтез органики. При этом живые организмы используют углекислый газ, а также водород и кислород, образующиеся при окислении аммиака, оксида железа, водорода и сероводорода.

Хемосинтез происходит под землей, в глубинах Мирового океана и внутри других живых организмов. Он не привязан к световой энергии и не зависит от солнечного света.

Природную роль хемосинтеза достаточно трудно переоценить. Окисление неорганических веществ в природе является важнейшей составляющей общего круговорота веществ в природе. Относительная свобода хемотрофов от солнечного света делает их единственными обитателями труднодоступных мест: глубоководных впадин, различных рифтовых океанических зон. Аммиак и сероводород, которые перерабатываются данными прокариотами, по сути, являются ядовитыми веществами.

Еще одним примером действия хемосинтеза в природе можно назвать работу серобактерий. На исследовании этих процессов построено первичное исследование хемосинтеза. Такой вид бактерий в ходе окисления использует сульфиды, сульфаты, сероводород и другие вещества. Такая система превращений происходит в клетках и вне их пространства. Эта способность используется в решении проблемы дополнительной аэрации и закисления почв. Природной средой обитания серобактерий являются пресные и соленые водоемы. Известны случаи образования симбиозов этих организмов с трубчатыми червями и моллюсками, которые обитают в иле и придонной зоне.

Бактерии могут продуцировать азот, который обогащает корневую систему растений. Такой вид прокариот осуществляет два типа химических реакций. Первый тип заключается в превращении аммиака в нитраты, а второй тип заключается в превращении нитратов в свободный газообразный азот. Таким образом происходит в результате данных химических реакций происходит круговорот химического вещества в природе.

Таким образом, хемосинтез и фотосинтез являются глобальными процессами обмена веществ, они позволяют обеспечить органическими веществами все живые организмы, которые используют их для выполнения собственных уникальных функций. Фотосинтез и хемосинтез основываются на процессе окислительно-восстановительных реакций, которые преобразуют энергию, полученную из различных источников.

Сходства и различия хемосинтеза и фотосинтеза

Таким образом, можно выделить следующие сходства хемосинтеза и фотосинтеза. Оба процесса являются типами автотрофного питания, в ходе которого организм образует органические вещества из неорганических. При этом энергия запасается в виде аденозинтрифосфорной кислоты и используется для синтеза органических веществ.

Разница между хемосинтезом и фотосинтезом - Разница Между

Содержание:

Основное отличие - хемосинтез против фотосинтеза

Хемосинтез и фотосинтез являются двумя основными производственными механизмами, когда организмы производят свою собственную пищу. Оба процесса участвуют в производстве простых сахаров, таких как глюкоза, начиная с углекислого газа и воды. главное отличие между хемосинтезом и фотосинтезом является то, что хемосинтез - это процесс, который синтезирует органические соединения в клетке за счет энергии, получаемой в результате химических реакций в то время как Фотосинтез - это процесс, который синтезирует органические соединения с помощью энергии, получаемой от солнечного света.

Эта статья смотрит на,

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, получаемой путем окисления неорганических соединений. Хемосинтез происходит в отсутствие солнечного света, в таких местах, как гидротермальные жерла в глубоком океане. Организмы, живущие в гидротермальных жерлах, используют неорганические соединения, выходящие из морского дна, в качестве источника энергии для производства продуктов питания. Таким образом, гидротермальные жерла состоят из высокой биомассы, включая редкое распределение животных, которые зависят от пищи, сбрасываемой в результате хемосинтеза. Хемосинтез в основном осуществляется микробами, которые находятся на морском дне, образуя микробные маты. На циновке, поедающей его, можно встретить чешуйчатых червей, блюдца и улиток, таких как травоядные. Хищники приходят и едят этих травоядных. Животные, такие как трубчатые черви, живут как симбионты с хемосинтетическими бактериями. Гигантские трубчатые черви рядом с гидротермальным жерлом показаны на Рисунок 1.

Рисунок 1: Гигантские трубчатые черви рядом с гидротермальным жерлом

Во время хемосинтеза бактерии используют энергию, запасенную в химических связях сероводорода или газообразного водорода, для производства глюкозы из растворенного углекислого газа и воды. Химическая реакция на использование сероводорода в хемосинтезе показана ниже.

12ЧАС₂S + 6CО₂ → C₆ЧАС₁₂О₆ (Глюкоза) + 6ЧАС₂О + 12S

Организмы, которые выполняют хемосинтез, называются хемотрофами. Хемоорганотрофы и хемолитотрофы - это две категории хемотрофов. Хемолитотрофы используют электроны из неорганических химических источников, таких как сероводород, ионы аммония, ионы железа и элементная сера. Acidithiobacillus ferrooxidans которые представляют собой железные бактерии, Nitrosomonas, который представляет собой нитрозирующие бактерии, Nitrobactor, который представляет собой нитрифицирующие бактерии, сероокисляющие протеобактерии, aquificaeles и метаногенные археи, являются примерами хемолитотрофов.

Что такое фотосинтез

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

Рисунок 2: фотосинтезирующие листья

Обнаружены 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 переносятся из воды в углекислый газ. Таким образом, вода окисляется и диоксид углерода восстанавливается, образуя глюкозу. Следовательно, донором электронов в кислородном фотосинтезе является вода. Кислородный газ является побочным продуктом кислородного фотосинтеза. Напротив, аноксигенный фотосинтез не производит кислород в качестве побочного продукта. Донор электронов является переменным, и это может быть сероводород. Химические реакции как кислородного, так и аноксигенного фотосинтеза показаны ниже.

Кислородный фотосинтез:

6СО₂ + 12Н₂О + Энергия Света → С₆ЧАС₁₂О₆ + 6О₂ + 6H₂О

Анокислородный фотосинтез:

СО₂ + 2H₂S + Энергия Света → [СЧАС₂O] + 2S + H₂О

Организмы, которые выполняют фотосинтез, называются фототрофами. Фотоавтотрофы и фотогетеротрофы - это две категории фототрофов. Источником углерода для фотоавтотрофов является диоксид углерода, тогда как источником углерода для фотогетеротрофов является органический углерод. Зеленые растения, цианобактерии и водоросли являются примерами фотоавтотрофов и некоторых бактерий, таких как Rhodobactor примеры для фотогетеротрофов.

Разница между хемосинтезом и фотосинтезом

Источник энергии

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

Фотосинтез: Источником энергии фотосинтеза является солнечный свет.

Преобразование энергии

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

Фотосинтез: Энергия света преобразуется в химическую энергию во время фотосинтеза.

микроорганизмы

Хемосинтез: Хемосинтетические организмы все вместе называют хемотрофами.

Фотосинтез: Фотосинтетические организмы в совокупности называются фототрофами.

Вовлеченные пигменты

Хемосинтез: Никакие пигменты не участвуют в хемосинтезе.

Фотосинтез: Хлорофилл, каротиноиды и фикобилины являются пигментами, участвующими в фотосинтезе.

Пластиды вовлечены

Хемосинтез: Пластиды не участвуют в хемосинтезе.

Фотосинтез: Хлоропласты - это пластиды, найденные в растениях; реакции фотосинтеза сосредоточены в клетке.

Кислород как побочный продукт

Хемосинтез: Газообразный кислород не выделяется как побочный продукт.

Фотосинтез: Кислород выделяется в качестве побочного продукта 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 - это две категории фототрофов.

Присутствие

Хемосинтез:Хемосинтез встречается у бактерий, таких как Acidithiobacillus ferrooxidans, Nitrosomonas, Nitrobacter, сероокисляющие протеобактерии, aquificaeles и археи, подобные метаногенным археям.

Фотосинтез: Фотосинтез обнаружен у зеленых растений, цианобактерий, водорослей и Rhodobactor как бактерии.

Заключение

Хемосинтез и фотосинтез являются двумя типами первичной продукции, обнаруживаемой среди организмов. Хемосинтез и фотосинтез питают все формы жизни на земле. Как большинство хемосинтетических, так и фотосинтетических организмов используют углекислый газ и воду для производства органических соединений в качестве пищи. Хемосинтез использует химическую энергию, хранящуюся в неорганических соединениях, чтобы производить простые сахара, такие как глюкоза. Это основной источник энергии для большинства животных, обнаруженных в гидротермальных жерлах в глубоком море, куда не может попасть солнечный свет. В отличие от фотосинтеза использует энергию света солнца для производства глюкозы. Хемосинтез в основном обнаруживается у бактерий, которые могут либо жить независимо от морского дна, либо симбионтов, живущих внутри животных, таких как трубчатые черви, заменяя их кишки. Наземные растения являются основными производителями большинства пищевых цепочек на земле. Однако основным отличием хемосинтеза от фотосинтеза является их источник энергии.

Фотосинтез — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов.

Хемосинтез — способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO₂ служат реакции окисления неорганических соединений

Обычно все организмы, способные из неорганических веществ синтезировать органические, т.е. организмы, способные к фотосинтезу и хемосинтезу, относят к автотрофам.

К автотрофам традиционно относят растения и некоторые микроорганизмы.

Кратко мы говорили о фотосинтезе в ходе рассматрения строения растительной клетки, давайте разберем весь процесс поподробнее.. .

Суть фотосинтеза

Основное вещество, участвующее в многоступенчатом процессе фотосинтеза — хлорофилл. Именно оно трансформирует солнечную энергию в химическую.

На рисунке указано схематическое изображение молекулы хлорофилла, кстати, молекула очень похожа на молекулу гемоглобина…

Хлорофилл встроен в граны хлоропластов:

Световая фаза фотосинтеза:

(осуществляется на мембранах тилакойдов)

Свет, попав на молекулу хлорофилла, поглощается им и приводит его в возбужденное состояние — электрон, входящий в состав молекулы, поглотив энергию света, переходит на более высокий энергетический уровень и участвует в процессах синтеза;
Под действием света так же происходит расщепление (фотолиз) воды:

НАДФ — это специфическое вещество, кофермент, т.е. катализатор, в данном случае — переносчик водорода.

происходит цикл реакций, в которых образуется С₆H₁₂O₆. В этих реакциях используются энергии АТФ и НАДФ·Н₂, образованных в световую фазу; rроме глюкозы, в процессе фотосинтеза образуются другие мономеры сложных органических соединений — аминокислоты, глицерин и жирные кислоты, нуклеотиды

Обратите внимание: темновой эта фаза называется не потому что идет ночью — синтез глюкозы происходит, в общем-то, круглосуточно, но для темновой фазы уже не нужна световая энергия.

“Фотосинтез — это процесс, от которого в конечной инстанции зависят все проявления жизни на нашей планете”.

В результате фотосинтеза на Земле образуется около 150 млрд т органического вещества и выделяется около 200 млрд т свободного кислорода в год. Кроме того, растения вовлекают в круговорот миллиарды тонн азота, фосфора, серы, кальция, магния, калия и других элементов. Хотя зеленый лист использует лишь 1-2% падающего на него света, создаваемые растением органические вещества и кислород в целом обеспечивают существование всего живого на Земле.

Хемосинтез

Хемосинтез осуществляется за счет энергии, выделяющейся при химических реакциях окисления различных неорганических соединений: водорода, сероводорода, аммиака, оксида железа (II) и др.

Соответственно веществам, включенным в метаболизм бактерий, существуют:

серобактерии — микроорганизмы водоемов, содержащих H₂S — источники с очень характерным запахом,
железобактерии,
нитрифицирующие бактерии — окисляют аммиак и азотистую кислоту,
азотфиксирующие бактерии — обогащают почвы, чрезвычайно повышают урожайность,
водородокисляющие бактерии

Но суть остается та же — это тоже автотрофное питание , так же запасается энергия и это запас в виде молекул АТФ .

Этот тип синтеза используется ТОЛЬКО бактериями .

Хемосинтетики — единственные организмы на земле, не зависящие от энергии солнечного света.

Как видите, фотосинтез и хемосинтез — две формы пластического обмена, при котором из неорганических веществ образуются органические вещества.

Читайте также: