Kemosentez

Güneş enerjisi yerine inorganik maddelerin oksidasyonu ile açığa çıkan kimyasal enerjiyi kullanarak organik madde üretilmesine kemosentez denir. Kemosentez yapan canlılara kemoototrof canlılar denir. Bu canlılar, enerjiyi güneş ışığından değil, inorganik maddelerin oksitlenmesi sonucu ortaya çıkan kimyasal enerjiden sağlar.

Kemosentez Reaksiyonları

Kemosentez, iki temel aşamadan oluşur:

• Birinci aşama: İnorganik maddeler oksijenle tepkimeye girer ve oksidasyon gerçekleşir. Bu olay sonucunda enerji açığa çıkar.
• İkinci aşama: Birinci aşamada elde edilen enerji, karbondioksit (CO₂) ve su (H₂O) kullanılarak besin üretmek için harcanır. Böylece organik madde sentezlenmiş olur.

Kemosentez olayını basit şekilde ifade eden formül şu şekildedir:

İnorganik madde + O₂ -> Ürünler + Enerji

Elde edilen enerji ile de:

CO₂ + H₂O + Enerji -> Besin + O₂

Günlük bir örnekle açıklayacak olursak, kemosentez, bitkilerin güneş enerjisi yerine, doğadaki kimyasal enerjiyi kullanarak “karanlıkta yemek pişirmeleri” gibidir. Bu durum, ışığın olmadığı denizlerin derinliklerinde yaşayan bazı canlılar için hayati önem taşır.

Bazı kemosentetik bakteriler (fotosentezdeki gibi) CO₂ yi indirgeme yoluyla organik besin üretirken diğer kemosentetik bakteriler farklı tepkimeler gerçekleştirir. Azotlu bileşikler, bakterilerin aracılığı ile okside edilir, bu sürece nitrifikasyon denir. Nitrifikasyon ile azot, bitkilerin kullanabileceği birleşiklere dönüşürken, açığa çıkan enerji de nitrifikasyon yapan bakteriler tarafından kemosentez için kullanılır.

Kemosentez Çeşitleri

Kemosentez sırasında canlılar farklı inorganik maddeleri enerji kaynağı olarak kullanabilirler. Örneğin:

• Demir iyonları (Fe⁺³)
• Amonyak (NH₃)
• Nitrit (NO₂⁻)
• Hidrojen gazı (H₂)
• Hidrojen sülfür (H₂S)

Bu maddeler, oksijenle reaksiyona girerek enerji açığa çıkarır. Canlılar bu enerjiyi kullanarak ATP üretir ve ATP sayesinde karbondioksit ve suyu organik maddelere dönüştürürler.

• 1. Demir bakterileri: Demir hidroksiti oksitleyerek enerji sağlar:
  • 2Fe(OH)₂ + O₂ → H₂O + Fe₂O₃
• 2.Sülfür bakterileri: H₂S’yi oksitler:
  • H₂S +3/2O₂ → H₂O+SO₂
• 3.Hidrojen bakterileri: H₂’yi oksitleyerek enerji sağlarlar.
  • H₂ + O₂ → H₂O + Enerji
• 4.Azot bakterileri, N bileşiklerini nitrifikasyon ile oksitlerler.
  • Nitrosomonas bakterilerinde:
    • 2 NH₃ + 3O₂ → 2 HNO₂ + 2 H₂O + Enerji
  • Nitrosococus bakterilerinde:
    • 2 HNO₂ + O₂ → 2 HNO₃ + Enerji

Kemosentetik Canlıların Önemi ve Kullanım Alanları

Kemosentetik canlıların doğal yaşamdaki önemi oldukça büyüktür:

• Doğadaki döngüleri sağlarlar: Özellikle azot döngüsünde önemli rol oynarlar.
• Çevre temizliği: Kirlenmiş suların temizlenmesinde, metal atıkların azaltılmasında kullanılırlar.
• Biyolojik gübre üretimi: Bitkilerin kullanabileceği azotu üreterek tarımsal verimi artırırlar.
• Enerji üretimi: Biyogaz ve biyoyakıt üretiminde kullanılırlar.
• Çöp ayrıştırma ve geri dönüşüm süreçlerinde görev alırlar.

Günlük yaşamımızda da kemosentetik canlılardan yararlanırız. Örneğin, tarımda kullanılan biyogübreler bu bakteriler sayesinde toprağın zenginleşmesini sağlar ve daha sağlıklı, daha doğal ürünler yetiştirilmesine yardımcı olur.