ההבדל העיקרי - כימוסינתזה מול פוטוסינתזה

כימוסינתזה ופוטוסינתזה הם שני מנגנוני הייצור העיקריים שבהם אורגניזמים מייצרים מזון משלהם. שני התהליכים מעורבים בייצור סוכרים פשוטים כמו גלוקוז החל מפחמן דו חמצני ומים. ה ההבדל העיקרי בין כימוסינתזה לפוטוסינתזה זה כימוסינתזה היא התהליך המסנתז את התרכובות האורגניות בתא על ידי האנרגיה הנוצרת מתגובות כימיות ואילו הפוטוסינתזה היא התהליך המסנתז תרכובות אורגניות על ידי האנרגיה המתקבלת מאור השמש.

מאמר זה בוחן,

1. מהי כימוסינתזה - הגדרה, מאפיינים, תהליך 2. מהי פוטוסינתזה - הגדרה, מאפיינים, תהליך 3. מה ההבדל בין כימוסינתזה לפוטוסינתזה

מהי כימוסינתזה

כימוסינתזה היא סינתזה של תרכובות אורגניות באמצעות אנרגיה המתקבלת על ידי חמצון של תרכובות אנאורגניות. הכימוסינתזה מתרחשת בהעדר אור שמש, במקומות כמו פתחי אוורור הידרותרמיים באוקיינוס ​​העמוק. אורגניזמים החיים בפתחי אוורור הידרותרמיים משתמשים בתרכובות אנאורגניות היוצאות מקרקעית הים כמקור האנרגיה שלהן לייצור מזון. לפיכך, פתחי אוורור הידרותרמיים מורכבים מביומסה גבוהה הכוללת הפצה דלילה של בעלי חיים, התלויים במזון הנופל על ידי כימוסינתזה. הכימוסינתזה מתבצעת בעיקר על ידי חיידקים הנמצאים על קרקעית הים ויוצרים מחצלות מיקרוביאליות. על המחצלת שאוכלת אותה ניתן למצוא תולעי קנה מידה, צלעות וחלזונות כמו רעות. טורפים באים ואוכלים גם את הרעות האלה. בעלי חיים כמו תולעי צינורות מצויים חיים כסימביונים עם חיידקים כימוסינתטיים. תולעי צינור ענק ליד פורקן הידרותרמי מוצגות באיור 1.

איור 1: תולעי צינור ענק ליד פורקן הידרותרמי

במהלך הכימוסינתזה, חיידקים משתמשים באנרגיה המאוחסנת בקשרים כימיים של מימן גופרתי או גז מימן על מנת לייצר גלוקוז מפחמן דו חמצני מומס וממים. התגובה הכימית לניצול מימן גופרתי בכימוסינתזה מוצגת להלן.

12ח₂ס + 6Cאו₂ → ג₆ח₁₂או₆ (גלוקוז) + 6ח₂או + 12ס

האורגניזמים המבצעים כימוסינתזה נקראים כימוטרופים. Chemoorganotrophs ו chemolithotrophs הן שתי הקטגוריות של chemotrophs. כימוליטוטרופים משתמשים באלקטרונים ממקורות כימיים אנאורגניים כמו מימן גופרתי, יוני אמוניום, יוני ברזל וגופרית יסודית. Acidithiobacillus ferrooxidans שהוא חיידק ברזל, Nitrosomonas שהוא חיידק ניטרוזינג, Nitrobactor שהוא חיידק ניטריפינג, פרוטאובקטריות מחמצנות גופרית, aquificaeles וארכאה מתנוגנית הן הדוגמאות הכימוליטוטרופיות.

מהי פוטוסינתזה

הפוטוסינתזה היא התהליך שבו הצמחים הירוקים והאצות מסנתזים גלוקוז יוצרים פחמן דו חמצני ומים על ידי שימוש באור השמש כמקור האנרגיה. הפיגמנט כלורופיל מעורב בתהליך זה. בצמחים, הפוטוסינתזה מתרחשת בפלסטידים מיוחדים הנקראים כלורופלסטים. צמחים גבוהים יותר מורכבים מעלים, המכילים יותר כלורופיל על מנת לבצע את הפוטוסינתזה ביעילות.

איור 2: עלים פוטוסינתטיים

שתי קטגוריות של פוטוסינתזה נמצאות: פוטוסינתזה חמצנית ופוטוסינתזה אנוקסיגנית. פוטוסינתזה חמצנית מתרחשת בציאנובקטריות, אצות וצמחים, ואילו פוטוסינתזה אנוקסיגנית מתרחשת בחיידקי גופרית סגולים ובחיידקי גופרית ירוקה. במהלך הפוטוסינתזה החמצנית, האלקטרונים מועברים מהמים לפחמן דו חמצני. בכך המים מתחמצנים והפחמן הדו חמצני מופחת ומייצר גלוקוז. מכאן שתורם האלקטרונים בפוטוסינתזה חמצנית הוא מים. גז חמצן הוא תוצר לוואי של פוטוסינתזה חמצנית. לעומת זאת, פוטוסינתזה אנוקסיגנית אינה מייצרת חמצן כתוצר לוואי. תורם האלקטרונים משתנה והוא יכול להיות מימן גופרתי. התגובות הכימיות של הפוטוסינתזה החמצנית והאנוקסיגנית מוצגות להלן.

פוטוסינתזה חמצנית:

6גאו₂ + 12 שעות₂או + אנרגיית אור → ג₆ח₁₂או₆ + 6או₂ + 6H₂או

פוטוסינתזה אנוקסיגנית:

גאו₂ + 2H₂ס + אנרגיית אור → [גח₂O] + 2ס + ח₂או

האורגניזמים שמבצעים פוטוסינתזה נקראים פוטוטרופים. Photoautotrophs ו- photoheterotrophs הן שתי הקטגוריות של פוטוטרופים. מקור הפחמן של הפוטו -אוטוטרופים הוא פחמן דו חמצני ואילו מקור הפחמן של הפוטותרוטרופים הוא פחמן אורגני. צמחים ירוקים, ציאנובקטריה ואצות הם דוגמאות לצילומים אוטוטרופיים וחיידקים מסוימים כמו רודובקטור הם דוגמאות לפוטותרוטרופים.

ההבדל בין כימוסינתזה לפוטוסינתזה

מקור אנרגיה

כימוסינתזה: מקור האנרגיה לכימוסינתזה היא האנרגיה הכימית המאוחסנת בכימיקלים אנאורגניים כמו מימן גופרתי.

פוטוסינתזה: מקור האנרגיה של הפוטוסינתזה הוא אור השמש.

המרת אנרגיה

כימוסינתזה: אנרגיה כימית המאוחסנת בתרכובות אנאורגניות מאוחסנת בתרכובות אורגניות במהלך הכימוסינתזה.

פוטוסינתזה: אנרגיית האור הופכת לאנרגיה כימית במהלך הפוטוסינתזה.

אורגניזמים

כימוסינתזה: אורגניזמים כימוסינתטיים נקראים יחד כימוטרופים.

פוטוסינתזה: אורגניזמים פוטוסינתטיים נקראים יחד פוטוטרופים.

מעורבים פיגמנטים

כימוסינתזה: אין פיגמנטים מעורבים בכימוסינתזה.

פוטוסינתזה: כלורופיל, קרוטנואידים ופיקובילינים הם הפיגמנטים המעורבים בפוטוסינתזה.

מעורבות פלסטידים

כימוסינתזה: פלסטידים אינם מעורבים בכימוסינתזה.

פוטוסינתזה: כלורופלסטים הם הפלסטידים המצויים בצמחים; התגובות של הפוטוסינתזה מרוכזות בתא.

חמצן כתוצר לוואי

כימוסינתזה: גז חמצן אינו משתחרר כתוצר לוואי.

פוטוסינתזה: חמצן משתחרר כתוצר לוואי במהלך הפוטוסינתזה.

תרומה לסך האנרגיה הביוספרית

כימוסינתזה: לכימוסינתזה תרומה נמוכה יותר לאנרגיה הביוספרית הכוללת.

פוטוסינתזה: לפוטוסינתזה יש תרומה גבוהה יותר לאנרגיה הביוספרית הכוללת.

קטגוריות

כימוסינתזה: Chemoorganotrophs ו chemolithotrophs הן שתי הקטגוריות של chemotrophs.

פוטוסינתזה: Photoautotrophs ו- photoheterotrophs הן שתי הקטגוריות של פוטוטרופים.

נוכחות

כימוסינתזה: הכימוסינתזה נמצאת בחיידקים כמו Acidithiobacillus ferrooxidans, Nitrosomonas, Nitrobacter, proteobacteria חמצון גופרית, aquificaeles ו- archaea כמו ארכאה מתנוגנית.

פוטוסינתזה: הפוטוסינתזה מצויה בצמחים ירוקים, ציאנובקטריות, אצות וחיידקים דמויי רודובקטור.

סיכום

כימוסינתזה ופוטוסינתזה הם שני סוגים של הפקות עיקריות הנמצאות בקרב אורגניזמים. כימוסינתזה ופוטוסינתזה מזינים את כל צורות החיים על פני כדור הארץ. שני רוב האורגניזמים הכימוסינתטיים והפוטוסינתטיים מנצלים פחמן דו חמצני ומים על מנת לייצר תרכובות אורגניות כמזון. הכימוסינתזה משתמשת באנרגיה הכימית המאוחסנת בתרכובות אנאורגניות על מנת לייצר סוכרים פשוטים כמו גלוקוז. זהו מקור האנרגיה העיקרי של רוב בעלי החיים הנמצאים בפתחי אוורור הידרותרמיים בים העמוק, שאליהם אור השמש אינו מסוגל להגיע. לעומת זאת, הפוטוסינתזה משתמשת באנרגיית האור של השמש על מנת לייצר גלוקוז. הכימוסינתזה נמצאת בעיקר בחיידקים, שיכולים לחיות באופן עצמאי על קרקעית הים או סימביונים החיים בתוך בעלי חיים כמו תולעי צינור על ידי החלפת המעיים שלהם. צמחי אדמה הם היצרנים העיקריים של רוב שרשרות המזון בכדור הארץ. עם זאת, ההבדל העיקרי בין כימוסינתזה לפוטוסינתזה הוא מקור האנרגיה שלהם.

הפניה: 1. ועדת המחקר הלאומית (ארה"ב) להזדמנויות מחקר בביולוגיה. "אקולוגיה ומערכות אקולוגיות". הזדמנויות בביולוגיה. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב, 01 בינואר 1989. אינטרנט. 03 באפריל 2017. 2. מועצת המחקר הלאומית (ארה"ב) מועצת לימודי האוקיינוס. "הישגים באוקיאנוגרפיה ביולוגית." 50 שנים של גילוי האוקיינוס: קרן המדע הלאומית 1950-2000. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב, 01 בינואר 1970. אינטרנט. 03 באפריל 2017. 3. קופר, ג'פרי מ. "פוטוסינתזה". התא: גישה מולקולרית. מהדורה 2. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב, 01 בינואר 1970. אינטרנט. 03 באפריל 2017.

באדיבות התמונה: 1. "תולעי צינור ענק ליד האוורור" מאת נאסא - (תחום ציבורי) באמצעות Commons Wikimedia 2. "318743" (דומיין ציבורי) באמצעות Pixabay