Хемосинтез

Если источником энергии для фиксации СО₂ служат реакции окисления неорганических соединений, то такой путь синтеза углеводов называют хемосинтезом. Нитрифицирующие бактерии восстанавливают СО₂ до органических соединений, используя для этого энергию окисления минеральных соединений азота. Аммиак окисляется до нитритов и далее нитриты окисляются до нитратов. Процесс нитрификации происходит в природе в больших масштабах и является источником нитратов, содержащихся в почвах, в пресных и соленых водоемах. В некоторых регионах с сухим климатом нитраты, образующиеся в результате нитрификации, накапливаются в виде огромных залежей. Таковы, например, залежи селитры в Чили.

Другим источником энергии для хемосинтеза служит окисление соединений железа. Бактерии, осуществляющие этот процесс, называют железобактериями.. Они окисляют Fe²⁺ в Fe³⁺. Железобактерии, окисляющие закисные соединения железа, чрезвычайно широко распространены как в пресных, так и в морских водоемах. Благодаря их хемосинтетической активности, на дне водоемов образуются большие отложения железных руд.

Еще одна группа минеральных соединений, служащих сырьем для хемосинтеза, это соединения серы. Обширная группа серобактерий окисляет эти соединения по схеме: сульфид → сера → тиосульфит → сульфит → сульфат. Деятельность серобактерий играет важную роль в круговороте соединений серы и железа, поскольку эти микроорганизмы широко распространены в разнообразных водоемах, почвах, в разрушающихся горных породах, в месторождениях различных сульфидных минералов. Жизнедеятельностью серобактерий обусловлено так называемое сернокислое выветривание горных пород. Серная кислота, которая служит продуктом окисления сульфидов и молекулярной серы, нередко оказывается причиной разрушения некоторых каменистых и металлических сооружений. В аэробных условиях серобактерии могут быть основной причиной быстрого разрушения серных руд.

Довольно широко распространены в почвах бактерии, окисляющие водород, за что они получили название водородоокисляющих бактерий. Подобно другим хемоавтотрофам, водородные бактерии используют часть энергии окисления для автотрофной ассимиляции СО₂, восстанавливая его, например, до метана (СН₄).

Синтез углеводов хемотрофными бактериями осуществляется в цикле Кальвина.