Hauptunterschied – Chemosynthese vs. Photosynthese

Chemosynthese und Photosynthese sind die beiden Hauptproduktionsmechanismen, bei denen Organismen ihre eigene Nahrung produzieren. Beide Prozesse sind an der Herstellung von Einfachzuckern wie Glukose aus Kohlendioxid und Wasser beteiligt. Die Hauptunterschied zwischen Chemosynthese und Photosynthese ist das Chemosynthese ist der Prozess, bei dem die organischen Verbindungen in der Zelle durch die bei chemischen Reaktionen erzeugte Energie synthetisiert werden wohingegen Photosynthese ist der Prozess, bei dem organische Verbindungen durch die aus dem Sonnenlicht gewonnene Energie synthetisiert werden.

Dieser Artikel befasst sich mit,

1. Was ist Chemosynthese? – Definition, Eigenschaften, Prozess 2. Was ist Photosynthese? – Definition, Eigenschaften, Prozess 3. Was ist der Unterschied zwischen Chemosynthese und Photosynthese?

Was ist Chemosynthese?

Chemosynthese ist die Synthese organischer Verbindungen unter Verwendung von Energie, die durch Oxidation anorganischer Verbindungen gewonnen wird. Chemosynthese findet in Abwesenheit von Sonnenlicht statt, beispielsweise an hydrothermalen Quellen in der Tiefsee. Organismen, die in hydrothermalen Quellen leben, nutzen anorganische Verbindungen, die aus dem Meeresboden kommen, als Energiequelle für die Produktion von Nahrungsmitteln. Hydrothermale Quellen bestehen daher aus einer hohen Biomasse einschließlich einer spärlichen Verteilung von Tieren, die darauf angewiesen sind, dass die Nahrung durch Chemosynthese nach unten fällt. Die Chemosynthese wird hauptsächlich von Mikroben durchgeführt, die sich auf dem Meeresboden befinden und mikrobielle Matten bilden. Schuppenwürmer, Napfschnecken und Schnecken wie Grasfresser können auf der Matte gefunden werden, die sie fressen. Raubtiere kommen auch und fressen diese Grasfresser. Tiere wie Röhrenwürmer leben als Symbionten mit chemosynthetischen Bakterien. Riesige Röhrenwürmer neben einer hydrothermalen Quelle sind in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Riesenröhrenwürmer neben einer hydrothermalen Quelle

Bei der Chemosynthese nutzen Bakterien die in chemischen Bindungen von Schwefelwasserstoff oder Wasserstoffgas gespeicherte Energie, um aus gelöstem Kohlendioxid und Wasser Glucose herzustellen. Die chemische Reaktion zur Nutzung von Schwefelwasserstoff in der Chemosynthese ist unten dargestellt.

12h₂S + 6CÖ₂ → C₆h₁₂Ö₆ (Glukose) + 6h₂Ö + 12S

Die Organismen, die Chemosynthese betreiben, werden Chemotrophe genannt. Chemoorganotrophe und Chemolithotrophen sind die beiden Kategorien von Chemotrophen. Chemolithotrophe verwenden Elektronen aus anorganischen chemischen Quellen wie Schwefelwasserstoff, Ammoniumionen, Eisenionen und elementarem Schwefel. Acidithiobacillus ferrooxidans, das ein Eisenbakterium ist, Nitrosomonas, das ein nitrosifizierendes Bakterium ist, Nitrobactor, das ein nitrifizierendes Bakterium ist, schwefeloxidierende Proteobakterien, Aquificaeles und methanogene Archaeen sind die Beispiele für Chemolithotrophe.

Was ist Photosynthese?

Photosynthese ist der Prozess, bei dem die grünen Pflanzen und Algen Glukose synthetisieren, um Kohlendioxid und Wasser zu bilden, indem sie Sonnenlicht als Energiequelle nutzen. An diesem Vorgang ist das Pigment Chlorophyll beteiligt. Bei Pflanzen findet die Photosynthese in spezialisierten Plastiden, den Chloroplasten, statt. Höhere Pflanzen bestehen aus Blättern, die mehr Chlorophyll enthalten, um die Photosynthese effizient durchzuführen.

Abbildung 2: Photosynthetisierende Blätter

Zwei Kategorien von Photosynthese werden gefunden: Oxygenische Photosynthese und anoxygene Photosynthese. Oxygene Photosynthese findet in Cyanobakterien, Algen und Pflanzen statt, während anoxygene Photosynthese in Purpurschwefelbakterien und Grünschwefelbakterien auftritt. Bei der sauerstoffhaltigen Photosynthese werden die Elektronen von Wasser auf Kohlendioxid übertragen. Dabei wird Wasser oxidiert und Kohlendioxid reduziert, wodurch Glukose entsteht. Daher ist der Elektronendonor bei der sauerstoffhaltigen Photosynthese Wasser. Sauerstoffgas ist ein Nebenprodukt der sauerstoffhaltigen Photosynthese. Im Gegensatz dazu erzeugt die anoxygene Photosynthese keinen Sauerstoff als Nebenprodukt. Der Elektronendonor ist variabel und kann Schwefelwasserstoff sein. Die chemischen Reaktionen sowohl der sauerstoffhaltigen als auch der anoxygenen Photosynthese sind unten gezeigt.

Sauerstoff-Photosynthese:

6CÖ₂ + 12H₂Ö + Lichtenergie → C₆h₁₂Ö₆ + 6Ö₂ + 6H₂Ö

Anoxygene Photosynthese:

CÖ₂ + 2H₂S + Lichtenergie → [Ch₂O] + 2S + H₂Ö

Die Organismen, die Photosynthese betreiben, werden Phototrophe genannt. Photoautotrophe und Photoheterotrophe sind die beiden Kategorien von Phototrophen. Die Kohlenstoffquelle von Photoautotrophen ist Kohlendioxid, während die Kohlenstoffquelle von Photoheterotrophen organischer Kohlenstoff ist. Grünpflanzen, Cyanobakterien und Algen sind Beispiele für Photoautotrophe und einige Bakterien wie Rhodobactor sind Beispiele für Photoheterotrophe.

Unterschied zwischen Chemosynthese und Photosynthese

Energiequelle

Chemosynthese: Energiequelle der Chemosynthese ist die chemische Energie, die in anorganischen Chemikalien wie Schwefelwasserstoff gespeichert ist.

Photosynthese: Energiequelle der Photosynthese ist Sonnenlicht.

Energieumwandlung

Chemosynthese: In anorganischen Verbindungen gespeicherte chemische Energie wird während der Chemosynthese in organischen Verbindungen gespeichert.

Photosynthese: Bei der Photosynthese wird die Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt.

Organismen

Chemosynthese: Chemosynthetische Organismen werden zusammenfassend als Chemotrophe bezeichnet.

Photosynthese: Photosynthetische Organismen werden zusammenfassend als Phototrophe bezeichnet.

Beteiligte Pigmente

Chemosynthese: An der Chemosynthese sind keine Pigmente beteiligt.

Photosynthese: Chlorophyll, Carotinoide und Phycobiline sind die Pigmente, die an der Photosynthese beteiligt sind.

Beteiligte Plastiden

Chemosynthese: Plastiden sind nicht an der Chemosynthese beteiligt.

Photosynthese: Chloroplasten sind die in Pflanzen vorkommenden Plastiden; die Reaktionen der Photosynthese konzentrieren sich in der Zelle.

Sauerstoff als Nebenprodukt

Chemosynthese: Sauerstoffgas wird nicht als Nebenprodukt freigesetzt.

Photosynthese: Bei der Photosynthese wird als Nebenprodukt Sauerstoff freigesetzt.

Beitrag zur gesamten biosphärischen Energie

Chemosynthese: Die Chemosynthese hat einen geringeren Beitrag zur gesamten biosphärischen Energie.

Photosynthese: Die Photosynthese hat einen höheren Beitrag zur gesamten biosphärischen Energie.

Kategorien

Chemosynthese: Chemoorganotrophe und Chemolithotrophen sind die beiden Kategorien von Chemotrophen.

Photosynthese: Photoautotrophe und Photoheterotrophe sind die beiden Kategorien von Phototrophen.

Gegenwart

Chemosynthese: Chemosynthese wird in Bakterien wie Acidithiobacillus ferrooxidans, Nitrosomonas, Nitrobacter, schwefeloxidierenden Proteobakterien, Aquificaeles und Archaeen wie methanogenen Archaeen gefunden.

Photosynthese: Photosynthese findet sich in grünen Pflanzen, Cyanobakterien, Algen und Rhodobactor-ähnlichen Bakterien.

Abschluss

Chemosynthese und Photosynthese sind zwei Arten von Primärproduktionen, die bei Organismen vorkommen. Chemosynthese und Photosynthese befeuern alle Lebensformen auf der Erde. Sowohl die meisten chemosynthetischen als auch photosynthetischen Organismen verwenden Kohlendioxid und Wasser, um organische Verbindungen als Nahrung herzustellen. Die Chemosynthese nutzt die in anorganischen Verbindungen gespeicherte chemische Energie, um einfache Zucker wie Glukose herzustellen. Es ist die primäre Energiequelle für die meisten Tiere, die in hydrothermalen Quellen in der Tiefsee vorkommen, die das Sonnenlicht nicht erreichen kann. Im Gegensatz dazu nutzt die Photosynthese die Lichtenergie der Sonne, um Glukose zu produzieren. Chemosynthese findet sich hauptsächlich in Bakterien, die entweder selbstständig auf dem Meeresboden leben können, oder Symbionten, die in Tieren wie Röhrenwürmern leben, indem sie ihre Eingeweide ersetzen. Landpflanzen sind die Hauptproduzenten der meisten Nahrungsketten auf der Erde. Der Hauptunterschied zwischen Chemosynthese und Photosynthese ist jedoch ihre Energiequelle.

Referenz: 1. Nationaler Forschungsrat (US) Ausschuss für Forschungsmöglichkeiten in der Biologie. „Ökologie und Ökosysteme.“ Chancen in der Biologie. U.S. National Library of Medicine, 01. Januar 1989. Web. 03. Apr. 2017. 2. National Research Council (US) Ocean Studies Board. "Errungenschaften in der biologischen Ozeanographie." 50 Jahre Ozean-Entdeckung: National Science Foundation 1950-2000. U.S. National Library of Medicine, 01. Januar 1970. Web. 3. April 2017. 3. Cooper, Geoffrey M. „Photosynthese“. Die Zelle: Ein molekularer Ansatz. 2. Auflage. U.S. National Library of Medicine, 01. Januar 1970. Web. 03.04.2017.

Bild mit freundlicher Genehmigung: 1. „Riesenröhrenwürmer neben der Entlüftung“ Von der Nasa – (Public Domain) über Commons Wikimedia 2. „318743“ (Public Domain) über Pixabay