1. Ассимиляция со2

СО2+Н2О (свет) (CH2O)n Фотосинтез

4 вида фотосинтеза:

1) Аноксигенный – пурпурные и зеленые

2) оксигенный – цианобактерии

3) Бактериродопсиновый –

4) квазифотосинтез – на дне океана, где доступны лишь длинноволновоые части спектра.

Фотосинтез позволяет получать из энергии солнца и неорганики получать органику, а также он восполняет потребности в кислороде. 2 стадии - световая и темновая. В световой запасание хим энергии, в темновой - восстановление и фиксация со2.

Основные пигменты – хлорофиллы, объединены в комплексы светособирающих антенн.

Передача электронов идет по z-схеме (воды к фотосистеме 1 далее к фотосистеме 2)

В процессе фотосинтеза недостаток электронов восполняется за счет фотолиза воды, образуется свободный кислород, именно поэтому он называется оксигенный

СО2+NH4+ (+O2) -> (CH2O)n +NO3- нитрификаторы

СО2+Н2  (-O2) (CH2O)n +CH4 метаногенез

СО2+Н2О  HCO3- + Ca/Mg  осадок (известняки, мел, мрамор)

Бактериродопсиновый фотосинтез отличается особым пигментным составом преобладает в котором бактериородопсин.

Бактериородопсин — светозависимый протонный насос. Он способен активно откачивать ионы Н+ из клетки за счет энергии видимого света, поглощенного ретиналевой частью его молекулы. В результате световая энергия превращается в трансмембранную разность электрохимических потенциалов ионов Н+ (сокращенно протонный потенциал, или ∆ Н+). Для бактерий ∆ Н+ - это свободная энергия ионов Н+, откачанных из клетки во внешнюю среду. Ионы Н+ как бы стремятся вернуться в клетку, где их стало меньше и где возник недостаток положительных электрических зарядов из-за действия бактериородопсинового Н+ - насоса. Энергия света, запасенная таким образом в виде ∆ Н-, освободится, если позволить ионам Н+ войти обратно в клетку. У микробов, имеющих бактериородопсин, ионы Н+ входят через комплекс факторов F0 и F1 таким образом, что освобождающаяся энергия используется для синтеза АТФ.

Бактериородопсин чрезвычайно устойчив: без потери активности его можно кипятить в автоклаве при + 130°С, изменять содержание NaCl в омывающем мембрану растворе от нуля до насыщения, в широких пределах менять рН этого раствора.

Квазифотосинтез

Изъятие СО2 из малого биологического круга, включение в большой геологический круговорот.

2. Синтез орг. Вещества

Международная программа по оценке продуктивности наземных и водных экосистем

• Наземные экосистемы производят 92% всей биомассы

• Водные экосистемы – только 8%

• Почва – главный производитель биомассы

Вода (океан) – 3*10⁹ т/год, суша (почва) – 2402,5 *10⁹ т/год

Почва (поддержание биологического равновесия):

биологическая продуктивность

• Биологическое разнообразие

Ресурсы биосферы:

Total biomass: 1,2 *10¹² т орг. в-ва/г в том числе

Древесина 1,3 *10¹⁰ т/г

Крахмал 1,1 *10⁹ т/г

Сахар 1,2*10⁸ т/г

Отходы с/х 1*10⁶ т/г

Нефть (2016) 4*10⁹ т/г (добыча)

Биомасса – возобновляемый ресурс.

Введение понятия альтернативная энергетика.

1. Ацетиленовая

2. Алюминиевая

Технически обоснована идея

Сорг (–О2)-> CH4!

Cорг  (-О2)-> спирты (брожение)

Бразилия получает топливо из сахарного тростника (брожение, видимо).

Европа – Гезгойль (не нашла такого названия в гугле) – спирт для заправки автомобилей

Германия и Дания – курс на спиртовую топливную систему и альтернативную энергетику.

получение биогаза из органического мусора (путем брожения). Образуется метан.

3. Метан

Синтезируется такими организмами как:

Метаногенные археи

Methanobacteriaceae

Methanococcaceae

Methanomicrobiaceae

Methanosarcinaceae и др.

• Облигатные анаэробы

• Азотфиксаторы

• Психро – мезо и Термофилы

Впервые описал метаногенов В. Омелянский

Метан – парниковый микрогаз; Концентрация постоянно возрастает.

Methylobacteria – метанокисляющие бактерии, неплохо распространены в природе

Methylomonas, methylococcus, methylosynus, methylobacter

CH4  CH3OH  CO2+ATP

Вместо CH3OH еще может быть CH2O формальдегид и HCOOH муравьиная кислота

Окисляются другими организмами метанотрофами – p.Candida и др.

SCP – Single Cell Protein - биомассу или белковый экстракт из чистых или смешанных культур водорослей, дрожжей, грибов или бактерий можно использовать в качестве ингредиента или заменителя богатых белками продуктов и пригодно для потребления человеком или в качестве корма для животных.

Потребление метана происходит как у эу, так и у прокариот.

СО – в основном механический путь образования –ДВС, пожары…

Карбоксидобактерии (старое название)  карбокситрофные бактерии –ассимиляция СО как ист. энергии

СО+О2  СО2 +АТФ

Термокатализ земной коры

MeC2, карбиды

Al+C  AlC3 +H2O  CH4↑ главный источник метана в земной коре

Мб метод поиска природного газа:

Образцы из слоя 0-10 см, определение метанотрофов-> где много метанотрофов, там вероятно, есть газовое месторождение

Для определения биологического метана и геологического используется масс –спектрометрия для определения соотношения изотопов.