Kemosentez, bazı canlıların (bakteriler gibi) inorganik maddeleri oksitleyerek açığa çıkan kimyasal enerjiyi kullanması ve bu enerji ile organik besin sentezlemesidir. Bu süreçte, fotosentezden farklı olarak ışık enerjisi kullanılmaz.
Genel bir kemosentez reaksiyonu şu şekildedir:
İnorganik Madde + O₂ → Oksitlenmiş Madde + Enerji
Bu enerji daha sonra CO₂'nin organik bileşiklere dönüştürülmesinde kullanılır:
CO₂ + H₂O + Enerji → Glikoz + O₂
Kemosentez, toprakta, derin okyanus hidrotermal bacalarının etrafında, volkanik bölgelerde ve madensel tuzların bol olduğu diğer ortamlarda gerçekleşebilir.
Soru 1: Bir araştırmacı, okyanus derinliklerinde hidrotermal bacalar çevresinde yaşayan bazı bakterilerin, ortamda bulunan hidrojen sülfürü (H₂S) kullanarak organik madde sentezlediğini gözlemliyor. Bu bakterilerin enerji elde etmek için ışık enerjisini kullanmadığı biliniyor. Bu durum ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
a) Bu bakteriler fotosentez yaparak inorganik maddeleri organik maddeye dönüştürür.
b) Bu bakteriler, besinlerini hazır olarak dışarıdan alan heterotrof canlılardır.
c) Bu bakteriler, kemosentez yaparak ekosistemdeki üretici basamağında yer alır.
d) Bu bakteriler, oksijenli solunum yapamadıkları için bu ortamlarda yaşamaktadır.
e) Bu bakteriler, enerji üretmek için ortamdaki organik maddeleri parçalar.
Cevap: c
Çözüm: Işık enerjisi yerine inorganik bir madde olan hidrojen sülfürü oksitleyerek enerji elde eden ve bu enerjiyi organik madde sentezinde kullanan bu bakteriler kemosentetik ototroftur. Bu nedenle ekosistemin üretici basamağında yer alırlar.
Soru 2: Nitrit bakterileri, ortamdaki amonyağı (NH₃) nitrite (NO₂⁻) dönüştürürken açığa çıkan enerjiyi kullanarak kemosentez yapar. Bu olayı temsil eden aşağıdaki genel denklemlerden hangisi doğrudur?
a) CO₂ + H₂O + Işık Enerjisi → Glikoz + O₂
b) CO₂ + H₂O + Oksijen → Glikoz + ATP
c) CO₂ + H₂O + NH₃ → Glikoz + NO₂⁻
d) CO₂ + H₂O + NO₂⁻ → Glikoz + NH₃
e) CO₂ + H₂O + İnorganik Madde Enerjisi → Glikoz + O₂
Cevap: c
Çözüm: Kemosentezde genel denklem; karbondioksit ve su, inorganik maddenin oksidasyonundan elde edilen enerji kullanılarak glikoza dönüştürülür. Soruda bu inorganik madde amonyak (NH₃) ve ürün de nitrittir (NO₂⁻).
Soru 3: Bir biyoloji öğretmeni, tahtaya "Işık", "Klorofil", "İnorganik madde oksidasyonu" ve "Organik madde" kavramlarını yazmış ve öğrencilerinden bu kavramları kullanarak fotosentez ve kemosentez için bir şema oluşturmalarını istemiştir. Buna göre, bir öğrencinin kemosentez için oluşturduğu aşağıdaki şemalardan hangisi doğrudur?
a) Işık → Klorofil → Organik madde
b) İnorganik madde oksidasyonu → Klorofil → Organik madde
c) İnorganik madde oksidasyonu → Enerji → Organik madde
d) Işık → İnorganik madde oksidasyonu → Organik madde
e) Organik madde → İnorganik madde oksidasyonu → Enerji
Cevap: c
Çözüm: Kemosentezde enerji kaynağı güneş ışığı değil, inorganik maddelerin (H₂S, NH₃, Fe²⁺ gibi) oksidasyonudur. Bu işlem için klorofile ihtiyaç duyulmaz. Elde edilen enerji, CO₂ ve H₂O'dan organik madde sentezinde kullanılır.
Soru 4: Kemosentetik bakteriler, ekosistemlerdeki yaşam döngüsü için oldukça önemlidir. Aşağıdaki durumların hangisinde kemosentetik bakterilerin doğrudan rol oynadığı söylenebilir?
a) Bir göl ekosisteminde su yosunlarının fotosentez yaparak oksijen üretmesi
b) Toprakta bulunan azot bağlayıcı bakterilerin havadaki serbest azotu amonyağa dönüştürmesi
c) Okyanus tabanındaki hidrotermal bacalarda, güneş ışığı olmadan besin zincirinin başlaması
d) Mantarların topraktaki organik atıkları ayrıştırarak inorganik maddelere dönüştürmesi
e) İnsan bağırsağındaki bazı bakterilerin B ve K vitaminleri sentezlemesi
Cevap: c
Çözüm: Okyanus derinliklerindeki hidrotermal bacalar gibi güneş ışığının ulaşamadığı ortamlarda, kemosentetik bakteriler inorganik maddeleri oksitleyerek elde ettikleri enerji ile organik madde sentezler. Böylece bu ekosistemlerdeki besin zincirinin temelini (üretici basamağını) oluştururlar.
