Kemosentez Reaksiyonları

Kemosentez ve Kemosentezin Canlılar İçin Önemi

• Ototrof olarak beslenen canlılar, inorganik maddelerden organik madde sentezlerken kullandıkları enerji çeşidine göre iki grupta incelenir.
• Bunlardan fotosentetik ototroflar, gerekli enerjiyi ışıktan sağlar.
• Kemosentetik ototroflar ise inorganik maddeleri oksitleyerek açığa çıkan enerjiyi kullanarak organik madde sentezler.
• Bir atom ya da molekülden elektron ayrılmasını sağlayan kimyasal tepkimelere oksidasyon denir.
• Bazı prokaryot canlılar tarafından inorganik madddelerin oksidasyonu sonucu açığa çıkan kimyasal enerji ile inorganik maddelerden organik madde sentezine kemosentez denir.
• Kemosentezde hidrojen sülfür (H2 S), hidrojen (H2 ) , amonyak (NH3 ), nitrit (NO2 - ) , demir (Fe2+) ve kükürt (S) gibi inorganik madde çeşitleri oksitlenir.
• Oksidasyon sonucu elde edilen enerji ile ATP sentezlenir.
• ATP’ler CO2 ve H2 O’yu birleştirmede kullanılır.
• Böylece besin ve O2 üretilir. Azot, hidrojen, kükürt, demir bakterileri ve arkelerin çoğu besinlerini kemosentezle üretir.
• Besinlerini kemosentezle üreten bu canlılara kemoototrof denir.
• Kemoototrof canlılar, klorofil pigmenti bulundurmadıkları için besin sentezi sırasında ışık enerjisi kullanmaz.
• Bu canlılar fotoototroflardan farklı olarak hem gündüz hem de gece besin üretebilir.

Kemosentezin Madde Döngülerine Katkısı ve Endüstriyel Alanlarda Kullanımı

• Kemosentez yapabilen bakterilerden özellikle nitrit ve nitrat bakterileri, doğadaki azot döngüsünün gerçekleşmesinde önemli role sahiptir.
• Atmosferde yüksek oranda azot gazı bulunmasına rağmen fotosentetik bitkiler, azotu ancak nitrat (NO3 - ) ya da amonyum (NH4 +) iyonları şeklinde topraktan alabilir.
• Bu açıdan atmosferdeki azotun bitkiler tarafından kullanılabilmesi için çeşitli şekillerde toprağa azot tuzu olarak bağlanması gerekir.
• Atmosfer azotu, bazı bakteriler ve arkeler tarafından nitrat veya amonyuma dönüştürülerek fikse edilir (tutulur).
• Ölü bitki ve hayvanların yapısındaki azotlu bileşikler (amino asitler, nükleik asitler vb.) ayrıştırıcı organizmalar tarafından amonyağa (NH3 ) dönüştürülür.
• NH3 ’ün yapısındaki azot, tıpkı havanın serbest azotu gibi bitkiler tarafından doğrudan kullanılarak besin zincirine dâhil edilemez.
• Bu sebeple NH3 iki aşamada gerçekleşen kimyasal reaksiyonlar sonucu nitrata dönüşür.
• NH3 ’ün nitrit ve nitrat tuzlarına dönüştürülmesinde Nitrosomonas (Nitrosomonas) ve Nitrobacter (Nitrobakter) cinsi bakteriler görev alır.
• NH3 önce Nitrosomonas bakterileri tarafından oksitlenerek nitröz aside (HNO2 ) dönüşür.
• Nitröz asit Nitrobacter bakterileri tarafından oksitlenerek nitrik aside (HNO3 ) çevrilir.

• Bu dönüşümlerden enerji açığa çıkar. Her iki bakteri grubu gerçekleştirdikleri dönüşümlerden elde ettikleri enerji ile ATP sentezler.
• Daha sonra bu ATP’ler organik besin sentezinde kullanılır.
• Kemosentetik bakterilerin H2 S’yi (Hidrojen sülfür) kullanma amacı fotosentetik bakterilerin bu molekülü kullanma amacından farklıdır.
• Kemosentetikler, H2 S’yi oksitleyerek enerji açığa çıkarırken fotosentetikler, hidrojen ve elektron kaynağı olarak kullanmaktadır.
• Kemosentetik bakterilerden demir bakterileri Fe2+ iyonlarını, hidrojen bakterileri H2 ’yi, kükürt bakterileri ise H2 S’yi oksitleyerek enerji açığa çıkarır ve madde döngüsüne katkı sağlar.

• Kemosentetik organizmalar; doğada biyolojik dengenin korunması, ortamlardaki atık madddelerin parçalanarak çevre kirliliğinin önlenmesinde görev alır.
• Kemosentetik arkelerin büyük bir kısmı; yüksek tuzluluk, düşük oksijen yoğunluğu, yüksek sıcaklık, yüksek ya da düşük pH gibi zor koşullarda yaşar.
• Bu canlılardan elde edilen zor koşullara dayanıklı enzimler, biyolojik ve ekonomik açıdan oldukça önemlidir.
• Bu enzimler, metallerin etkisiyle kirlenmiş suların kullanılabilir hâle getirilmesinde, boya endüstrisinde ve arıtma tesislerinde atık suların temizlenmesinde kullanılır.
• Ayrıca kalitesi düşük metal cevherlerin zenginleştirilmesinde de bu enzimlerden yararlanılır.