Kemosintesis
merupakan contoh reaksi anabolisme selain fotosintesis. Kemosintesis adalah
konversi biologis satumolekul karbon atau lebih (biasanya karbon dioksida atau
metana), senyawa nitrogen dan sumber makanan menjadi senyawa organik dengan
menggunakan oksidasi molekul anorganik (contohnya gas hidrogen, hidrogen sulfida)
atau metana sebagai sumber energi, daripada cahaya matahari, seperti pada
fotosintesis. Dalam penjelasan yang lebih sederhana, kemosintesis adalah
anabolisme yang menggunakan energi kimia. Energi kimia yang digunakan pada
reaksi ini adalah energi yang dihasilkan dari suatu reaksi kimia, yaitu reaksi
oksidasi.
Organisme autotrof yang melakukan kemosintesis disebut
kemoautotrof. Kemampuan melakukan kemosintesis hanya dimiliki oleh beberapa
jenis mikroorganisme, misalnya bakteri belerang nonfotosintetik (Thiobacillus)
dan bakteri nitrogen (Nitrosomonas dan Nitrosococcus). Banyak mikroorganisme di
daerah laut dalam menggunakan kemosintesis untuk memproduksi biomassa dari satu
molekul karbon. Dua kategori dapat dibedakan. Pertama, di tempat yang jarang
tersedia molekul hidrogen, energi yang tersedia dari reaksi antara CO2 dan H2
(yang mengawali produksi metana, CH4) dapat menjadi cukup besar untuk
menjalankan produksi biomassa. Kemungkinan lain, dalam banyak lingkungan laut,
energi untuk kemosintesis didapat dari reaksi antara O2 dan substansi seperti
hidrogen sulfida atau amonia. Pada kasus kedua, mikroorganisme kemosintetik
bergantung pada fotosintesis yang berlangsung di tempat lain dan memproduksi O2
yang mereka butuhkan.
Contohnya pada beberapa mikroorganisme seperti bakteri
belerang, bakteri nitrit, bakteri nitrat, dan bakteri besi memperoleh energi
dengan cara mengoksidasi senyawa kimia
a. Bakteri belerang
misalnya bakteri sulfur tak berwarna (Thiobacillus)
memperoleh energi dengan cara mengoksidasi H2S, reaksinya:
2H2S + O2
——-> 2H2O + 2S
+ energi
Cahaya, klorofil
Selanjutnya energi tersebut digunakan untuk fiksasi CO2
menjadi gula (karbohidrat), reaksinya:
Cahaya matahari
CO2+ 2H2S ———-> CH2O + 2S + H2O
Klorofil
b. Bakteri nitrit
Misalnya bakteri Nitrosomonas dan Nitrococcus memperoleh
energi dengan cara mengoksidasi NH3 dalam bentuk senyawa amonium karbonat
menjadi asam nitrit, reaksinya:
(NH4)2 + CO3 + 3O2 ———————> 2HNO2 + CO2 + 3H2O + energi
Nitrococcus,
Nitrosomonas
c. Bakteri nitrat
misalnya bakteri Nitrobacter memperoleh energi dengan cara
mengoksidasi nitrit menjadi nitrat, reaksinya:
Ca (NO2)2 + O2 ——————-> Ca(NO3)2 + energi
Nitrobacter
d. Bakteri besi
Misalnya lipotrik memperoleh energi dengan cara mengoksidasi
ferro menjadi ferri, reaksinya:
oksigen
Fe²+ —————-> Fe³+ + energy
Contoh khemosintesis misalnya dalam
1. pembentukan sulfat oleh bakteri sulfur
2. pembentukan nitrat oleh bakteri nitrat, bakteri nitrit,
bakteri NC.NS dan NB.
Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi
senyawa-senyawa tertentu.
Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan
cara oksidasi Fe2+ (ferro) menjadi Fe3+ (ferri).
Pembentukan bahan organik nitrat dari bahan anorganik NH3
1. Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi
dengan cara mengoksidasi NH3, tepatnya Amonium Karbonat menjadi asam nitrit
dengan reaksi:
2. Organisme yang melakukannya disebut kemoautotrof. Bakteri
kemoautotrof ini akan mengoksidasi senyawa-senyawa tertentu dan energi yang
dihasilkan tersebut akan digunakan untuk asimilasi karbon. ( ingat Reaksi gelap
energi dapat dari Reaksi terang)
Contoh, bakteri nitrit : Nitrosomonas, Nitrosococcus ,
NitrosoBacter spt reaksi diatas
contoh lainnya : Bakteri belerang : Thiobacillus, Bagiatoa
2S + 2H2 O + 3O2 2H2 SO4 + 284, 4 kal.
Sebagaimana telah Anda ketahui, bahwa sumber energi pada
proses reaksi penyusunan (sintesis) molekul gula (karbohidrat) dari molekul CO2
dan H2O yang berlangsung di dalam sel makhluk hidup, adalah cahaya (foton)
matahari, tetapi tidak semua makhluk hidup menggunakan cahaya sebagaisumber
energinya.
Contohnya pada beberapa mikroorganisme seperti bakteribelerang, bakteri
nitrit, bakteri nitrat, dan bakteri besi memperoleh energi dengan cara
mengoksidasi senyawa kimia.
Jadi, jika pada proses penyusunanbahan organik yang
menggunakan sumber energi dengan cara pengoksidasian (pemecahan) senyawa kimia
disebut kemosintesis.
Beberapa bakteri kemosintesis ini mempunyai kemampuan seperti organism
berklorofil, yaitu mampu membuat karbohidrat dari bahan mentah anorganik,
tetapi mereka tidak menggunakan energi cahaya untuk melakukan hal itu.
Pengubahan karbon dioksida menjadi karbohidrat dapat pula terjadi dalam
sel-sel hewan seperti pada sel-sel tumbuhan. Reaksi "gelap" yang
menentukan juga diketahui berlangsung dalam sel-sel bakteri kemoautotrop.
Mereka
memperoleh energi dan elektron-elektron dengan melaksanakan oksidasi beberapa
substansi tereduksi yang ada di alam sekitarnya.
Energi
bebas tersedia oleh oksidasi ini kemudian digunakan untuk pembuatan
karbohidrat.
Bakteri belerang yang kemoautotrop mengoksidasi H2S di tempat tinggalnya
(mata air belerang) sehingga menghasilkan energi.
Reaksinya sebagai
berikut.
2H2S + O2 → 2S + 2H2O ÄG = 100 kkal
ÄG = perubahan energy
Kemudian energi ini dapat mereka pakai untuk mereduksi karbondioksida
menjadi karbohidrat dengan cara yang sama seperti yang dilakukan bakteri
belerang fotosintetik.
2H2S + CO2 → (CH2O) + H2O + 2S
Kelompok bakteri kemoautotrop lainnya ialah bakteri besi. (mereka
bertanggung jawab atas sisik kecoklat-coklatan yang terbentuk di dalam tangki
air atau toilet kakus).
Mereka
menyelesaikan oksidasi senyawa besi yang teroksidasi sebagian dan mampu
merangkaikan energi yang dihasilkan oksidasi ini untuk mensintesis karbohidrat.
Bakteri nitrifikasi juga kemoautotrof, mereka melakukan oksidasi NH3
yang dihasilkan dari protein oleh bakteri heterotrof dari hasil perombakan
menjadi nitrat.
Oksidasi ini menghasilkan energi untuk mendorong reaksi sintesis bakteri
tersebut.
Nitrat
yang dihasilkan menyediakan keperluan nitrogen bagi tumbuhan.