Хемосинтез – процес утворення органічних сполук із неорганічних завдяки енергії, яка вивільняється під час перетворення неорганічних сполук. Явище хемосинтезу відкрив у 1892 році російський мікробіолог С. М. Виноградський. Цей процес здійснюють хемоатотрофні бактерії: нітрифікуючі бактерії (наприклад, бактерії родів Nitrosomonas, Nitrosococcus), залізобактерії (наприклад, роди Geobacter, Gallionella) та сіркобактерії (бактерії родів Desulfuromonas, Desulfobacter, Beggiatoa).
Особливостями хемосинтезу, які відрізняють його від фотосинтезу, є те, що цей процес: а) здійснюється без участі світла; б) відбувається з використанням кисню, тобто це аеробний процес. Джерелом активного водню для відновлення НАДФ+, як і у фотоавтотрофів, є вода.
У планетарному масштабі хемосинтез становить не більше 1 % фотосинтезу, проте він має велике значення для біологічного колообігу та геохімічних перетворень. Значення хемосинтетиків є важливим у природі, оскільки вони забезпечують колообіг речовин (наприклад, нітрифікуючі бактерії, які окиснюють амоніак до нітритів і нітратів), беруть участь в утворенні гірських порід (наприклад, сіркобактерії, які утворюють вільну сірку), спричинюють корозію металів (наприклад, залізобактерії). Хемоавтотрофні організми можуть жити в океанах на великих глибинах, де є отруйний сірководень. Вони окиснюють його і отримують органічні речовини для життєдіяльності. У результаті отруйний для інших живих організмів сірководень знешкоджується. Отруйним для живого є і амоніак, який утворюється при гнитті рослинних та тваринних решток і використовується нітрифікуючими бактеріями. Хемосинтезуючі бактерії, що окиснюють сполуки Феруму, Мангану, поширені й у прісних водоймах. Імовірно, що саме за їх участю впродовж мільйонів років на дні деяких боліт, озер утворилися поклади залізних і манганових руд.
Деякі хемосинтезуючі бактерії використовуються людиною для очищення стічних вод (наприклад, сіркобактерії). Серед хемосинтетиків є такі бактерії, які здатні витримувати високі концентрації важких металів, що дозволяє розробляти біотехнології для вилужування металів із певних порід (наприклад, залізобактерії).
Загальна схема хемосинтезу (на прикладі хемосинтезу у залізобактерій)
Виведення продуктів обміну речовин
Виділення, екскреція – процес видалення з організму шкідливих і непотрібних продуктів обміну речовин. Значення виділення полягає у видаленні кінцевих продуктів обміну речовин, токсичних відходів для регуляції pH, йонного складу рідин тіла, вмісту води в тканинах тіла та захисті від шкідливої дії певних речовин.
Основні продукти, які підлягають екскреції
ПродуктиДжерелоФункціяКисеньФотосинтезВикористовується при аеробному диханніВуглекислий газАеробне диханняВикористовується при фотосинтезіВодаАеробне диханняРозчинник для метаболічних реакційіониСолі в складі їжіПідтримують осмотичний тискСолі жовчних кислотОбмін ліпідівСприяють емульгуванню жирівАзотисті сполукиОбмін білків, НКЄ субстратом життяТаніни, алкалоїдиОбмін вуглеводівЗахист рослин від поїдання тваринами
Екскреція у рослин. У рослин екскреція не пов'язана з більшістю проблем, які є в тварин. Це можна пояснити фундаментальними відмінностями у фізіології та способі життя рослин і тварин:
• рослини є первинними продуцентами і синтезують у необхідній кількості потрібні органічні речовини;
• рослини ніколи не синтезують білок у надлишку, тому виділяють дуже мало азотистих екскретів;
• три кінцевих продукти – O2, СO2 і вода – використовуються в рослин як вихідні сполуки для інших реакцій;
• багато органічних відходів метаболізму відкладаються в рослин у змертвілих постійних тканинах, а також у листках або корі, які періодично видаляються;
• органічні кислоти, які можуть нашкодити рослині, здебільшого зв'язуються з катіонами і випадають у вигляді кристалічних включень у клітинах.
Екскреція у тварин. Виділення з організму може здійснюватися шляхом дифузії або через видільні органи. Своєрідним способом виділення є відкладання переведених у важкорозчинну форму продуктів обміну в спеціальних клітинах тіла (наприклад, у клітинах жирового тіла комах, у хлорагогенних клітинах дощових черв'яків). Умови життя на суші (економія води) зумовлюють заміну кінцевих продуктів обміну, наприклад, легкорозчинних аміаку і сечовини, на важкорозчинні, яким є гуанін (наприклад, у павуків) або сечова кислота (наприклад, у комах, плазунів, птахів). Основними шляхами виділення у тварин є: а) легені → СO2, Н2O (у вигляді пари), леткі сполуки (ефіри); б) шкіра → Н2O, солі, сечовина, СO2; в) травна система → неперетравлені рештки, солі важких металів, холестерин, жовчні пігменти, креатинін, Н2O та ін.; г) сечовидільна система → сечовина, надлишок солей (фосфати, сульфати, NaCl), сечова кислота, Н2O, а також БАР та ін.
Віруси – це погані новини в упаковці з білка.