Фотосинтез і хемосинтез — це два типи біологічних процесів, за допомогою яких живі організми отримують енергію для свого метаболізму. Основною відмінністю між фотосинтезом і хемосинтезом є джерело енергії, яке використовується для синтезу органічних сполук.
Фотосинтез
Фотосинтез — це процес, за допомогою якого рослини, водорості та деякі бактерії перетворюють світлову енергію Сонця в хімічну енергію, яка зберігається в органічних сполуках. Процес можна описати наступним рівнянням:
6CO2 + 6H2O + світлова енергія → C6H12O6 (глюкоза) + 6O2
Фотосинтез складається з двох основних етапів:
* Світлова реакція: Відбувається на мембранах тилакоїдів хлоропластів, де світлова енергія використовується для перекачування протонів поперек мембрани, утворюючи градієнт протонів.
* Темнова реакція (цикл Кальвіна): Відбувається в стромі хлоропластів, де градієнт протонів використовується для синтезу глюкози з вуглекислого газу.
Хемосинтез
Хемосинтез — це процес, за допомогою якого деякі бактерії отримують енергію, окиснюючи неорганічні сполуки, такі як сірка, залізо або водень. На відміну від фотосинтезу, хемосинтез не залежить від світлової енергії. Замість цього він використовує енергію, що виділяється під час окислення неорганічних сполук, для синтезу органічних сполук. Процес можна описати наступним рівнянням:
CO2 + 4H2S + 2O2 → CH2O + H2O + 4S
П’ять основних типів хемосинтезу:
* Сірчано-бактеріальний: Бактерії окислюють сірку або сірководень.
* Залізо-бактеріальний: Бактерії окислюють залізо.
* Воднево-бактеріальний: Бактерії окислюють водень.
* Нітритато-бактеріальний: Бактерії окислюють нітрит-іони.
* Амоній-бактеріальний: Бактерії окислюють амоній-іони.
Порівняння фотосинтезу та хемосинтезу
Основні відмінності між фотосинтезом і хемосинтезом представлені в таблиці нижче:
| Характеристика | Фотосинтез | Хемосинтез |
|—|—|—|
| Джерело енергії | Світлова енергія | Окислення неорганічних сполук |
| Локалізація | Хлоропласти | Клітинна мембрана або периплазматичний простір |
| Залежність від світла | Так | Ні |
| Продукти | Органічні сполуки (глюкоза) | Органічні сполуки |
| Побічні продукти | Кисень | Сірка, залізо або вода |
| Автотрофні організми | Рослини, водорості, деякі бактерії | Деякі бактерії |
| Екологічне значення | Основа харчових ланцюгів, поповнення кисню в атмосфері | Окислення неорганічних сполук, циркуляція елементів через екосистеми |
Запитання 1: У чому полягає основна різниця між фотосинтезом і хемосинтезом?
Відповідь: Основна різниця між фотосинтезом і хемосинтезом полягає в джерелі енергії, використовуваного для синтезу органічних молекул. Фотосинтез використовує світлову енергію, тоді як хемосинтез використовує хімічну енергію.
Запитання 2: Які пігменти беруть участь у фотосинтезі, а які – у хемосинтезі?
Відповідь: У фотосинтезі задіяні пігменти хлорофіл і каротиноїди, які поглинають світлову енергію. У хемосинтезі пігменти не використовуються, оскільки енергія отримується з хімічних реакцій.
Запитання 3: Які організми здійснюють фотосинтез, а які – хемосинтез?
Відповідь: Фотосинтез здійснюють рослини, водорості та деякі види бактерій (ціанобактерії). Хемосинтез здійснюють переважно бактерії, які живуть у середовищах з обмеженим доступом до світла, наприклад у глибоководних морських екосистемах або гарячих джерелах.
Запитання 4: Які продукти утворюються в результаті фотосинтезу і хемосинтезу?
Відповідь: У результаті фотосинтезу утворюються глюкоза (цукор), кисень і вода. У результаті хемосинтезу утворюються органічні молекули, такі як глюкоза, сірка або метан, залежно від виду хемосинтезуючої бактерії.
Запитання 5: Яке значення мають фотосинтез і хемосинтез для екосистем?
Відповідь: Фотосинтез є основою харчових ланцюгів, забезпечуючи енергію для більшості живих організмів на Землі. Хемосинтез також відіграє важливу роль, оскільки забезпечує енергію для організмів у середовищах, де немає доступу до сонячного світла. Таким чином, обидва процеси відіграють ключову роль у підтримці біорізноманіття та функціонуванні екосистем.
