Kemosintesis (Kemosintesis Oleh Bakteri Nitrifikasi, Belerang, Besi, Hidrogen, dan Metana)

Telah diketahui bahwa tumbuhan hijau mampu mensintesis karbohidrat menggunakan energi cahaya melalui proses fotosintesis. Karbohidrat dapat dibentuk dari CO2 dan H2O menggunakan energi kimia yang dihasilkan selama oksidasi biologi terhadap substansi kimia tertentu. Bakteri yang tidak berklorofil juga dapat menghasilkan karbohidrat menggunakan energi kimia. Oleh karena itu, porses tersebut dinamakan kemosintesis. 

      Dengan demikian, kemosintesis dapat diartikan sebagai salah  bentuk asimilasi karbon di mana reduksi CO2 berlangsung dalam gelap (tanpa cahaya), menggunakan energi murni hasil oksidasi.

Salah satu hal penting dari kemosintesis yaitu energi hasil reaksi oksidasi digunakan oleh bakteri dalam fosforilasi dan selanjutnya mereduksi CO2 menjadi senyawa organik.

Kemosintesis terjadi pada bakteri nitrifikasi, bakteri belerang, bakteri besi, serta bakteri hidrogen dan bakteri metan.

a. Kemosintesis oleh Bakteri Nitrifikasi

     Beberapa bakteri nitrifikasi antara lain: bakteri Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter, dan Bactoderma. Nitrosococcus dan Nitrosomonas (bakteri nitrat) mengoksidasi amonia menjadi nitrit.

                        Nitrosomonas

2NH2 + 3O2 --->  HNO2 + 2H2O + energi (158 kkal)

Bactoderma dan Nitrobacter (bakteri nitrat) mengoksidasi nitrit menjadi nitrat dalam keadaan aerob.

                           Nitrobacter

2HNO2 + O2 ---> 2HNO3 + energi (43 kkal)

b. Kemosintesis oleh Bakteri Belerang

      Berdasarkan aspek kemosintesis, bakteri belerang dikelompokkan menjadi tiga sebagai berikut.

Bakteri belerang ototrofik tanpa pigmen, contoh Beggiatoa dan Thiospirillum.

Beggiatoa dan Thiospirillum ditemukan pada sumber mata air panas yang mengandung hidrogen sulfida. Kelompok bakteri ini mengoksidasi logam sulfida menjadi sulfur menurut reaksi berikut.

              Beggiatoa /Thiospirillum

2H2S + O2 ---> 2S + 2H2O + energi (122,2 kkal)

Ketika cadangan sulfida habis, endapan sulfur akan dioksidasi menjadi sulfat.

2S + 2H2 + 3O2 ---> 2H2SO4 + energi (284,4 kkal)

c. Kemosintesis oleh Bakteri Besi

      Beberapa bakteri besi pada umumnya, misalnya Leptothrix, Crenothrix, Cladothrix, Galionella, Spiruphyllum, dan Ferrobacillus mengoksidasi ion ferro menjadi ion ferri.

2Fe (HCO3)2 + H2O + O 2 ---> Fe (OH)3 + 4CO2 + energi (29 kkal)

4FeCO3 + O2 + 6H2O ---> 4Fe (OH)3 + 4 CO2 + energi (81 kkal)

d. Kemosintesis oleh Bakteri Hidrogen dan Bakteri Metana

1) Bakteri Hidrogen

      Salah satu jenis bakteri hidrogen, yaitu Bacillus panctotrophus dapat tumbuh dalam medium anorganik yang mengandung hidrogen, CO2, dan O2 serta dapat mengoksidasi hidrogen dengan membebaskan energi. Energi ini dapat digunakan dalam proses kemosintesis berikut.

2H2 + O2 ---> 2H2O + energi (137 kkal)

2H2 + CO2 + energi (115 kkal) ---> (CH2O) + H2O

2) Bakteri Metana

      Methanonas merupakan salah satu contoh bakteri metana yang mampu mengoksidasi metana menjadi CO2. Metana menyediakan karbon dan energi bagi bakteri aerob ini. Perhatikan reaksi berikut.

CH4 + 2O2 ---> CO2 + 2H2O + energi

Energi yang diperoleh pada kemosintesis digunakan untuk proses fosforilasi dan reduksi CO2 menjadi karbohidat.