Хемосинтез. Сергей Николаевич Виноградский (1856-1930)

1. ХЕМОСИНТЕЗ

2.

Это
синтез
органических
веществ из неорганических с
использованием
энергии
химических
реакций,
осуществляемый
некоторыми
группами бактерий.

3.

Энергия может выделяться при
окислении
водорода,
сероводорода, серы, железа (II),
аммиака, нитрита и других
неорганических соединений.

4.

Хемосинтез был открыт в 1887 г.
русским микробиологом Сергеем
Николаевичем Виноградским.

5. СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ ВИНОГРАДСКИЙ (1856-1930)

выдающийся русский
микробиолог, основатель
экологии микроорганизмов
и почвенной микробиологии

6.

Энергия,
выделяемая
при
окислении
неорганических
соединений,
используется
хемосинтетиками
для
восстановления углекислого газа
до органических веществ.

7.

ВОССТАНОВИТЕЛЬ
АКЦЕПТОР
СО2
ДОНОР
ВОДОРОДА
НАД ∙ Н + Н+
РИБУЛОЗОДИФОСФАТ
ВОДА

8.

• Хемосинтезирующие бактерии
аэробные, т.к. акцептором
электронов и ионов водорода
служит кислород.
• В зависимости от типа
осуществляемых реакций,
различают следующие групп
хемосинтетиков.

9. 1. Нитрифицирующие бактерии.

Окисляют образующийся при гниении
органических
остатков
аммиак
до
нитрита, а затем до нитрата.
O2
NH4
NO2+ Е
2 NH3 + 3 О2
2 НNО2 + 2 Н2О + Е

10.

O2
NO2-
NО3-
2 HNО2 + О2
+
Е
2 НNО3 + Е

11.

Азотная кислота, реагируя с
минеральными
соединениями
почвы, превращается в нитраты,
которые
в
отличие
от
аммонийных
солей
хорошо
усваиваются
растением.
В
результате
повышается
плодородие почвы.

12.

13. 2. Бесцветные серобактерии.

Окисляют Н2S и накапливают в клетках
серу.
O2
S 22 Н2S
+ Е
S0
+ О2
2 Н2О + 2 S + Е

14. При недостатке сероводорода эти бактерии производят дальнейшее окисление накопившейся в них серы до серной кислоты.

O2
S0
SО42-
+ Е
2 S + 3 О2 + 2 Н2О
2 Н2SO4
+ Е

15.

Серобактерии
способствуют
постепенному
разрушению
и
выветриванию горных пород
вследствие
образования
ими
серной
кислоты,
являются
причиной порчи каменных и
металлических
сооружений,
выщелачивания руд и серных
месторождений.

16.

Многие виды серобактерий,
окисляя
до
сульфатов
различные соединения серы,
играют
большую
роль
в
процессах
очищения
промышленных сточных вод.

17. 3. Железобактерии

Переводят двухвалентное железо в
трехвалентное.
O2
Fе2+
Fе3+
+ Е
4 FеСО3 + О2 + 6 Н2О
4 Fе(ОН)3 + + 4 СО2
+ Е

18.

Скопления
Fе(ОН)3,
вырабатываемого некоторыми
железобактериями,
образуют
болотную железную руду.

19. 4. Водородные бактерии

Окисляют
молекулярный
водород до воды
O2
Н0
Н+
+ Е
2 Н2 + О2
2 Н2О +
Е

20.

Водородные бактерии участвуют
в окислении водорода, который
образуется
при
действии
некоторых
микроорганизмов
(анаэробных),
расщепляющих
органические вещества почвы,
донные отложения водоемов и т.д.

21.

Водородные
бактерии
используют для получения
дешевого пищевого кормового
белка.

22.

Хемосинтезирующим бактериям
принадлежит важная роль в
биогеохимических
циклах
химических
элементов
в
биосфере. Многие химические
процессы
в
таких
циклах
осуществляются исключительно
хемосинтетиками.