Belangrijkste verschil - Chemosynthese versus fotosynthese

Chemosynthese en fotosynthese zijn de twee primaire productiemechanismen waarbij organismen hun eigen voedsel produceren. Beide processen zijn betrokken bij de productie van eenvoudige suikers zoals glucose, uitgaande van koolstofdioxide en water. De grootste verschil tussen chemosynthese en fotosynthese is dat: chemosynthese is het proces dat de organische verbindingen in de cel synthetiseert door de energie die wordt gegenereerd door chemische reacties terwijl fotosynthese is het proces waarbij organische verbindingen worden gesynthetiseerd door de energie die wordt verkregen uit het zonlicht.

Dit artikel kijkt naar,

1. Wat is chemosynthese? - Definitie, kenmerken, proces 2. Wat is fotosynthese? - Definitie, kenmerken, proces 3. Wat is het verschil tussen chemosynthese en fotosynthese?

Wat is chemosynthese?

Chemosynthese is de synthese van organische verbindingen met behulp van energie die wordt verkregen door anorganische verbindingen te oxideren. Chemosynthese vindt plaats in afwezigheid van zonlicht, op plaatsen zoals hydrothermale ventilatieopeningen in de diepe oceaan. Organismen die in hydrothermale bronnen leven, gebruiken anorganische verbindingen die uit de zeebodem komen als hun energiebron voor de productie van voedsel. Hydrothermale ventilatieopeningen bestaan ​​dus uit een hoge biomassa, inclusief een schaarse verdeling van dieren, die afhankelijk zijn van het voedsel dat door chemosynthese naar beneden valt. Chemosynthese wordt meestal gedaan door microben, die zich op de zeebodem bevinden en microbiële matten vormen. Schaalwormen, limpets en slakken zoals grazers zijn te vinden op de mat die het eet. Roofdieren komen deze grazers ook eten. Dieren zoals kokerwormen leven als symbionten met chemosynthetische bacteriën. Reusachtige buiswormen naast een hydrothermale ontluchting worden getoond in figuur 1.

Figuur 1: Gigantische buiswormen naast een hydrothermale ontluchting

Tijdens chemosynthese gebruiken bacteriën de energie die is opgeslagen in chemische bindingen van waterstofsulfide of waterstofgas om glucose te produceren uit opgeloste koolstofdioxide en water. De chemische reactie voor het gebruik van waterstofsulfide bij chemosynthese wordt hieronder weergegeven.

12H₂S + 6CO₂ → C₆H₁₂O₆ (Glucose) + 6H₂O + 12S

De organismen die chemosynthese uitvoeren, worden chemotrofen genoemd. Chemoorganotrofen en chemolithotrofen zijn de twee categorieën chemotrofen. Chemolithotrofen gebruiken elektronen uit anorganische chemische bronnen zoals waterstofsulfide, ammoniumionen, ferro-ionen en elementaire zwavel. Acidithiobacillus ferrooxidans, een ijzerbacterie, Nitrosomonas, een nitrosificerende bacterie, Nitrobactor, een nitrificerende bacterie, zwaveloxiderende proteobacteriën, aquificaeles en methanogene archaea zijn de voorbeelden van chemolithotrofen.

Wat is fotosynthese?

Fotosynthese is het proces waarbij de groene planten en algen glucose synthetiseren uit kooldioxide en water door zonlicht als energiebron te gebruiken. Bij dit proces is het pigment chlorofyl betrokken. In planten vindt fotosynthese plaats in gespecialiseerde plastiden die chloroplasten worden genoemd. Hogere planten bestaan ​​uit bladeren, die meer chlorofyl bevatten om de fotosynthese efficiënt uit te voeren.

Figuur 2: Fotosynthese van bladeren

Er worden twee categorieën van fotosynthese gevonden: zuurstofrijke fotosynthese en anoxygene fotosynthese. Zuurstoffotosynthese vindt plaats in cyanobacteriën, algen en planten, terwijl anoxygene fotosynthese plaatsvindt in paarse zwavelbacteriën en groene zwavelbacteriën. Tijdens zuurstof fotosynthese worden de elektronen overgedragen van water naar koolstofdioxide. Daarbij wordt water geoxideerd en koolstofdioxide gereduceerd, waardoor glucose wordt geproduceerd. Daarom is de elektronendonor bij oxygenische fotosynthese water. Zuurstofgas is een bijproduct van zuurstofrijke fotosynthese. Daarentegen produceert anoxygene fotosynthese geen zuurstof als bijproduct. De elektronendonor is variabel en kan waterstofsulfide zijn. De chemische reacties van zowel zuurstof- als anoxygene fotosynthese worden hieronder weergegeven.

Zuurstof fotosynthese:

6CO₂ + 12H₂O + Licht Energie → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O

Anoxygene fotosynthese:

CO₂ + 2H₂S + Licht Energie → [CH₂O] + 2S + H₂O

De organismen die fotosynthese uitvoeren, worden fototrofen genoemd. Fotoautotrofen en fotoheterotrofen zijn de twee categorieën fototrofen. De koolstofbron van foto-autotrofen is koolstofdioxide, terwijl de koolstofbron van fotoheterotrofen organische koolstof is. Groene planten, cyanobacteriën en algen zijn voorbeelden van fotoautotrofen en sommige bacteriën zoals Rhodobactor zijn voorbeelden van fotoheterotrofen.

Verschil tussen chemosynthese en fotosynthese

Energiebron

Chemosynthese: De energiebron van chemosynthese is de chemische energie die is opgeslagen in anorganische chemicaliën zoals waterstofsulfide.

Fotosynthese: De energiebron van fotosynthese is zonlicht.

Energieconversie

Chemosynthese: Chemische energie opgeslagen in anorganische verbindingen wordt tijdens chemosynthese opgeslagen in organische verbindingen.

Fotosynthese: De lichtenergie wordt tijdens de fotosynthese omgezet in chemische energie.

organismen

Chemosynthese: Chemosynthetische organismen worden gezamenlijk chemotrofen genoemd.

Fotosynthese: Fotosynthetische organismen worden gezamenlijk fototrofen genoemd.

Betrokken pigmenten

Chemosynthese: Bij de chemosynthese zijn geen pigmenten betrokken.

Fotosynthese: Chlorofyl, carotenoïden en phycobilins zijn de pigmenten die betrokken zijn bij fotosynthese.

Betrokken plastiden

Chemosynthese: Plastiden zijn niet betrokken bij chemosynthese.

Fotosynthese: Chloroplasten zijn de plastiden die in planten worden aangetroffen; de reacties van fotosynthese zijn geconcentreerd in de cel.

Zuurstof als bijproduct

Chemosynthese: Zuurstofgas komt niet als bijproduct vrij.

Fotosynthese: Bij de fotosynthese komt zuurstof als bijproduct vrij.

Bijdrage aan de totale biosferische energie

Chemosynthese: Chemosynthese heeft een lagere bijdrage aan de totale biosferische energie.

Fotosynthese: Fotosynthese heeft een hogere bijdrage aan de totale biosferische energie.

Categorieën

Chemosynthese: Chemoorganotrofen en chemolithotrofen zijn de twee categorieën chemotrofen.

Fotosynthese: Fotoautotrofen en fotoheterotrofen zijn de twee categorieën fototrofen.

Aanwezigheid

Chemosynthese: Chemosynthese wordt gevonden in bacteriën zoals Acidithiobacillus ferrooxidans, Nitrosomonas, Nitrobacter, zwaveloxiderende proteobacteriën, aquificaeles en archaea zoals methanogene archaea.

Fotosynthese: Fotosynthese wordt gevonden in groene planten, cyanobacteriën, algen en Rhodobacter-achtige bacteriën.

Conclusie

Chemosynthese en fotosynthese zijn twee soorten primaire producties die bij organismen worden aangetroffen. Chemosynthese en fotosynthese voeden alle levensvormen op aarde. Zowel de meeste chemosynthetische als fotosynthetische organismen gebruiken koolstofdioxide en water om organische verbindingen als voedsel te produceren. Chemosynthese gebruikt de chemische energie die is opgeslagen in anorganische verbindingen om eenvoudige suikers zoals glucose te produceren. Het is de primaire energiebron van de meeste dieren die worden aangetroffen in hydrothermale bronnen in de diepzee, waar het zonlicht niet kan komen. Fotosynthese daarentegen gebruikt de lichtenergie van de zon om glucose te produceren. Chemosynthese wordt meestal gevonden in bacteriën, die ofwel zelfstandig op de zeebodem kunnen leven, ofwel symbionten die in dieren leven, zoals kokerwormen, door hun ingewanden te vervangen. Landplanten zijn de belangrijkste producenten van de meeste voedselketens op aarde. Het belangrijkste verschil tussen chemosynthese en fotosynthese is echter hun energiebron.

Referentie: 1. National Research Council (VS) commissie voor onderzoekskansen in de biologie. "Ecologie en ecosystemen." Kansen in de biologie. Amerikaanse National Library of Medicine, 1 januari 1989. Web. 03 april 2017. 2. National Research Council (VS) Ocean Studies Board. "Prestaties in biologische oceanografie." 50 jaar oceaanontdekking: National Science Foundation 1950-2000. Amerikaanse National Library of Medicine, 1 januari 1970. Web. 03 april 2017. 3. Cooper, Geoffrey M. "Fotosynthese." De cel: een moleculaire benadering. 2e editie. Amerikaanse National Library of Medicine, 1 januari 1970. Web. 03 april 2017.

Afbeelding met dank aan: 1. "Giant tube worms next to vent" door Nasa - (Public Domain) via Commons Wikimedia 2. "318743" (Public Domain) via Pixabay