Chemosynteza

Chemosynteza to proces syntezy związków organicznych z nieorganicznych przy udziale energii wyzwalanej podczas utleniania (najczęściej tlenem atmosferycznym), różnych związków nieorganicznych np. CO, NH3 lub prostych związków organicznych np. CH4, jonów, np. Fe+2 lub pierwiastków np. S, H2

Energia powstająca w czasie utleniania tych prostych substancji chemicznych jest wykorzystywana do redukcji CO2. Proces ten przebiega w dwóch etapach:

1. Utlenianie związku co jest odpowiednikiem fazy jasnej fotosyntezy

związek lub jon związek lub jon
zredukowany + O2 ® utleniony + energia

2. Wytworzenie związków organicznych

CO2 + H2O + energia ® związek organiczny + O2

Chemosyntezę przeprowadzają niektóre bakterie i wiele gatunków sinic. W zależności od utlenionego substratu – źródła energii do syntez – wyróżnia się różne grupy bakterii np. :
- nitryfikacyjne – utleniające amoniak do azotynów i azotanów według równania :

2 NH3 + 3O2 ® 2 HNO2 + 2H2O + 661 kJ
2 HNO2 + O2 ® 2 HNO3 176 kJ

- siarkowe – utleniające siarkę lub siarkowodór
2 S + 3O2 + 2H2O® 2 HNO2 + 2 H2SO4 + 1188 kJ
2 H2S + O2 ® 2H2O +2 S + 255 kJ

- wodorowe – które przeprowadzają proces

2 H2 + O2 ® 2H2O + 573 kJ
- żelaziste – utleniające żelazo według schematu :

Fe+2 ® Fe+3 + e + 44 kJ
- tlenkowęglowe – czerpiące energii z utleniania CO
- metanowe (metanofory) – utleniające CH4 do CO2 i H2O

Chemosynteza nie odgrywa dużej roli jako proces wytwarzający biomasę. Jej główne znaczenie polega na tym, że neutralizuje ona trudno przyswajalne lub też toksyczne albo nieprzyswajalne substancje powstające w czasie degradacji materii organicznej, przeprowadzając je w formy dostępne przyswajalne przez rośliny. W ten sposób chemoautotrofy nie dopuszczają do nagromadzenia się martwych szczątków roślin i zwierząt w środowisku i zamykają cykl obiegu materii w przyrodzie.

Szczególną rolę odgrywają nitryfikatory – bakterie utleniające związki azotu. Pierwszy etap tego procesu (NH3 ® NO2) przeprowadzają bakterie z rodzaju Nitrosomonas lub Nitrosospira,
drugi (NO2- + NO3-) – Nitrobacter stąd obie grupy występują razem wzbogacając glęby w przyswajalną formę azotu.