Kemosentez; ışık enerjisinden yararlanılmadan inorganik maddeler kullanılarak organik maddelerin üretilmesidir. Gerekli enerjinin elde edilebilmesi için kemosentezde kullanılan inorganik maddeler ise; demir, kükürt, hidrojen, azot, metandır. Elektron vericilerin oksidasyonu ile enerji elde edilmesini sağlayan organizmalara kemotrof denmektedir. Moleküllerin inorganik olması durumunda kemotitrotrof ve organik olması durumunda kemoorganotrof olarak isimlendirilmektedir.
Kemosentez kelimesi ilk olarak 1897’de kullanılmıştır. Wilhelm Pfeffer bu kelimeyi kullanmıştır. Organik moleküllerin ototroflar ile oksidasyonu sonucunda ortaya çıkan enerji için kemosentezi kullanmıştır. Kemosentezin modern tanımı ise, daha kapsamlı olmaktadır.
İçindekiler
- Kemosentez Çeşitleri Nelerdir?
- Kemosentezde Kullanılan İnorganik Maddeler Nelerdir?
- Demir Bakterileri Nelerdir?
- Kemosentez İle İlgili Video Anlatım
- Sülfür Bakterileri Nelerdir?
- Hidrojen Bakterileri Nelerdir?
- Nitrifikasyon Bakterileri Nelerdir?
- Metan Bakterileri Nelerdir?
- Kemosentez Reaksiyonlarının Aşamaları Nelerdir?
- Kemosentez Nerelerde Oluşmaktadır?
- Moleküler Nanoteknolojide Kemosentezin Yeri
- Kemosentezin Madde Döngülerine Katkıları Nelerdir?
- Kemosentetik Canlılar Madde Döngüleri İle Neyi Sağlar?
- Kemosentezin Endüstriyel Alanda Kullanım Alanları Nelerdir?
- Kemosentezin Önemi Nedir?
- Fotosentez ve Kemosentez Ayrımı
Kemosentez Çeşitleri Nelerdir?
Kemosentez türleri ve bakterilerin metabolik ihtiyaçlarının karşılanması için enerji elde edilen reaksiyonlar aşağıdaki gibidir:
- Demir bakterileri: 2Fe(OH)2+O2→H2O+Fe2O3
- Sülfür bakterileri: H2S+3/2O2→H2O+SO2
- Hidrojen bakterileri: H2+O2→H2O+68 cal
- Nitrosomonas azot bakterileri: 2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+158 cal
- Nitrosococus azot bakterileri: 2HNO2+O2→2HNO3+43 cal
Ayrıca bibliyografya nedir, ne işe yarar? Detaylarını inceleyebilirsiniz.
Kemosentezde Kullanılan İnorganik Maddeler Nelerdir?
Kemosentezde oksitlemede kullanılan inorganik maddeler şunlardır:
- NH3
- Demir
- Nitrit
- Hidrojen gazı
- Hidrojen sülfür
- Sülfür
- Amonyum
Demir Bakterileri Nelerdir?
Demir bakterileri; sulu ortamda yaşayan ve demir bileşikleri içeren bakterilerdir. Gallionella, Ferrobacillus, Leptothrix, Clodothrix isimli bakteri türleri bulunmaktadır. Çözünür demir bileşikleri ile demir bileşiklerinin çözünmez demir bileşiklerine çevrilmesi ve bu sırada üretilen serbest enerjinin besin sentezinde kullanılması görevini üstlenmektedirler. Ortaya çıkan enerji ile şeker, yağ ve protein gibi maddelerin sentezini yapmaktadırlar.
Kemosentez İle İlgili Video Anlatım
Sülfür Bakterileri Nelerdir?
Sülfür bakterileri; Beggiatoa, Thiothrix, Thiobacillus gibi bakterilerdir. Enerji üretebilmek için çevredeki hidrojen sülfürü ve moleküler sülfürü absorbe etmektedirler. Kükürt ya da sülfat ile okside etmekte ve besin sentezi için kullanmaktadırlar. Ortaya çıkan kimyasal enerji ile beraber glikoz sentezi yapmaktadırlar.
Bakteri nedir, özellikleri nelerdir? Yazımızı da inceleyebilirsiniz.
Hidrojen Bakterileri Nelerdir?
Hidrojen bakterilerinin Bacillus panctotrophus ve Hydrogenomona gibi çeşitleri bulunmaktadır. Hidrojenin bulunduğu ortamlarda yaşayan bakterilerdir. Hidrojenin oksitlenmesi ile beraber; su ve enerji kazanılmasını sağlamaktadırlar. H2’nin oksitlenmesi ile beraber, ortaya bir enerji çıkmaktadır. Bu enerji ise; besin sentezinde kullanılmaktadır.
Nitrifikasyon Bakterileri Nelerdir?
Nitrifikasyon bakterileri; nitrit ve nitrat bakterileri olmak üzere 2 çeşittir. Nitrit bakterileri; nitrosomonas, nitrosococcus gibi bakterilerdir. Nitrat bakterileri ise; nitrobacter ve bactoderma olmaktadır. Nitrit bakterilerinin amonyağı oksitlemesi ile enerji kazanılmaktadır. Ortaya çıkan enerji ise besin sentezlemek için kullanılmaktadır. Azot bakterileri; N bileşiklerinin oksitlenmesini sağlamaktadırlar.
Metan Bakterileri Nelerdir?
Metan bakterileri; methanomonas olarak isimlendirilmektedir. Metanın oksitlenmesi ile bir enerji kazanılmaktadır. Bu enerji ile karbondioksit ve su kullanılarak besin üretilmektedir.
Kemosentez Reaksiyonlarının Aşamaları Nelerdir?
Kemosentez reaksiyonları; 2 aşamada açıklanmaktadır. Reaksiyonda ilk aşama; inorganik maddelerin oksidasyonu ve bu şekilde enerji elde edilmesidir. İkinci aşaması ise; oksidasyon ile elde edilen enerjinin karbondioksit ve sudan besin ve oksijen üretilmesinde kullanılmasıdır.
Oksidasyon işlemi; bir atomdan veya molekülden elektronun ayrılması anlamına geldiği için bu işlem sırasında belirli bir enerji açığa çıkmaktadır. Kemosentez esnasında da bu ortaya çıkan enerji; inorganik maddelerden organik madde üretilmesi için kullanılmaktadır.
Kemosentez Nerelerde Oluşmaktadır?
Kemosentezin yapıldığı yerler aşağıda verilmiştir:
- Hidrotermal bölgeler
- Çevreden izole olmuş olan mağaralar
- Metan klatratlar
- Balina şelalesi
- Soğuk su akıntısı
Kemosentezin yapıldığı yerler ile ilgili yapılan araştırmalar bir sonuca vardığında; Mars’ın yüzeyinde ve uzayda yaşayan canlıların olabileceği yönündeki iddiaların da kuvvetlendiği düşünülmekteydi. Fotosentez yapan canlılar içerisinde, aynı zamanda kemosentez yapanlar da bulunmaktadır. Ancak canlı ilk olarak fotosentez yapabiliyor ise; fotosentezi tercih etmektedir. Canlının yeterli güneş ışığı alamadığı bir ortamda olması durumunda; kemosentez yaptığı bilinmektedir.
Moleküler Nanoteknolojide Kemosentezin Yeri
Kemosentez ve moleküler nanoteknoloji ilişkisine bakıldığında; kemosentez, reaktiflerin rastgele termal hareketi sonucunda kimyasal bir sentez formunun ortaya çıkmasıdır. Mekanosentez ise; moleküllerin reaksiyonlarının kontrol edilmesi için yapılan mekanik manipülasyona verilen isimdir. Kemosentez ve mekanosentez arasındaki ilişkiye bakıldığında; karmaşık bileşikler oluşturma potansiyellerinin bulunduğu görülmektedir.
Aspirasyon nedir? Hakkında detaylar yazımızdadır.
Kemosentezin Madde Döngülerine Katkıları Nelerdir?
Kemosentezin madde döngüsündeki rolüne bakıldığında; madde döngülerinin en önemli rolü, saprofitlerde ve kemosentetik bakterilerde olmaktadır. Yaşamın devam edebilmesi için gerekli olan oksijen, su, azot, karbon, fosfor, kükürt gibi maddelerin ekosistemde devamlılığını sağlayan döngüye madde döngüsü denmektedir. Saprofitler; doğadaki ölü hayvanlar ve bikri gibi organik artıkları ayrıştırıp inorganik maddelere dönüştürerek bu döngüye katkı sağlamaktadırlar. Kemosentetik bakteriler ise; inorganik maddelerin organik maddeye dönüştürülmesini sağlamaktadırlar. Dolayısı ile doğada madde kaybı yaşanmadığı gibi maddeler canlılar tarafından da bir döngü içerisinde tekrar kullanılmaktadırlar.
Madde döngüsüne bir örnek vermek gerekir ise; saprofitler, ölü bitki ve hayvanların yapısındaki azotlu bileşiklerin amonyağa çevrilmesini sağlamaktadırlar. Bitkiler amonyağın yapısındaki azotu direkt olarak kullanamayacaklarından, bu noktada kemosentetik bakteriler devreye girmektedir. Nitrit ve nitrat bakterileri; iki aşamalı bir şekilde amonyağın nitrata dönüşmesini ve bu sayede bitkiler tarafından kullanılmasını sağlamaktadırlar. Bu reaksiyonun ilk aşamasında; amonyak oksitlenerek nitrite çevrilmektedir. Ardından nitrit oksitlenerek nitrata dönüştürülmektedir. Reaksiyon sırasında ortaya çıkan enerji ise; kemosentez sırasında kullanılmaktadır.
Kemosentetik Canlılar Madde Döngüleri İle Neyi Sağlar?
Kemosentetik canlıların madde döngüleri ile katkısı; çevre kirliliğinin önüne geçilmesi ve biyolojik dengenin korunması yönündedir. Demir bakterileri ile demir iyonları, hidrojen bakterileri ile hidrojeni, kükürt bakterileri ile hidrojen sülfürü oksitleyerek madde döngüsünü sağlamakta ve biyolojik dengeye katkıda bulunmaktadırlar.
Kemosentezin Endüstriyel Alanda Kullanım Alanları Nelerdir?
Kemosentezin endüstriyel alana katkısına bakıldığında; biyolojik ve ekonomik açıdan önem taşımaktadır. Kemosentetik arkeler; oldukça dayanıklı olmaktadırlar. Yüksek tuzluluk, düşük oksijen yoğunluğu, yüksek sıcaklık, yüksek veya düşük pH gibi zorlayıcı koşullarda dayanabilmelerini enzimleri sağlamaktadır. Bu enzimler ise; metallerin kirlettiği suların kullanılabilir hale getirilmesinde, boya endüstrisinde, arıtma tesislerinde atık su temizliğinde, düşük kalitedeki metal cevherlerin zenginleştirilmesinde kullanılarak endüstriyel anlamda katkı sağlamaktadır. Biyogaz ve biyoyakıt üretimi için de kemosentez önem arz etmektedir.
Kemosentezin Önemi Nedir?
Kemosentezin artıları şöyledir:
- Amonyak ve hidrojen sülfür gibi çevre kirliliğine yol açan maddelerin işe yarar hale gelmesini sağlamaktadır.
- Azotlu bileşiklerin, bitkilerin kullanabileceği azotlu tuzlara çevrilmesini sağlamaktadır.
- Doğadaki madde döngülerinde önemli bir rol oynamaktadır. Özellikle azot döngüsünde önemli bir yere sahiptir.
- Kemosentez yapan bakteriler kendi besinlerini üretmektedirler ve aynı zamanda azotlu bileşiklerin toprakta tutunmasını da sağlamaktadırlar.
- Biyolojik dengenin korunması konusunda kemosentez önemlidir.
Fotosentez ve Kemosentez Ayrımı
Kemosentez ve fotosentezin farkları aşağıda belirtilmiştir:
- Kemosentez ile inorganik maddeden organik madde üretmek amaçlanmaktadır. Fotosentezde de inorganik maddeden organik madde üretilmektedir.
- Kemosentez yapmak için klorofil gerekmemektedir. Fotosentez için ise; klorofil gerekli olmaktadır.
- Kemosentez esnasında kimyasal enerji kullanılmaktadır. Fotosentez için ise; ışık enerjisine ihtiyaç duyulmaktadır.
- Kemosentezde de fotosentezde de karbon kaynağı olarak karbondioksit kullanılmaktadır.
- Kemosentezde hidrojen kaynağı olarak H2O kullanılırken; fotosentezde hidrojen kaynağı olarak H2S, H2O ve H2 kullanılmaktadır.
- Kemosentez hem gece hem de gündüz gerçekleşebilmektedir. Ancak fotosentez sadece gündüzleri gerçekleşmektedir.
- Kemosentezde de fotosentezde de oksijen üretilmektedir. Ancak kemosentezde üretilen oksijen atmosfere verilmemektedir. Fotosentezde ise; atmosfere verilmektedir.