科学によれば、 独立栄養 （または 独立栄養栄養 ）は、 光合成 または 化学合成 という 2 つの基本メカニズムのいずれかによって実行される、無機物質から独自の食物を合成する生物の能力として定義されます。
光合成の場合、生物は光から得られるエネルギーのおかげで、無機物質から有機物質を合成することができます。この目的を達成するために、細胞には、分子に当たる光線からの光子の放出に含まれるエネルギーのわずかな割合を保持する特性を持つ物質である クロロフィル を含む構造が提供されます。植物に当たる光エネルギーの約 3% は 葉緑体 のクロロフィルに保持され、 グルコース の生成をもたらす化学反応の活性化に使用されると考えられています。
クロロフィルが存在しない場合、光エネルギーの量子は保持されません。この量のエネルギーがなければ、CO 2 と水の間の結合反応は起こりません。したがって、有機物の合成は行われません。
光合成を行う少数の細菌はクロロフィルを持っていません。これらは、組成が異なる バクテリオクロロフィル と呼ばれる色素を備えていますが、光放射からの一定量のエネルギーも保持します。しかし、細菌では、反応は CO 2 と H 2 O の間では起こりませんが、CO 2 と遊離水素 (気体) の間、または H 2 S (硫化水素) などの 無機化合物 の間で起こりますが、水とは決して起こりません。このため、細菌の光合成は、一般に植物が行う光合成のように、大気中への遊離酸素の放出で終了するわけではありません。
独立栄養を実行するためのもう 1 つのオプションの方法は、化学合成によるものです。自然界では、硫酸細菌、硝酸細菌、強細菌など、いくつかの特殊な細菌群で化学合成独立栄養作用が観察されます。これらの微生物はエネルギーを放出する酸化反応を促進し、このエネルギーから CO 2 と水の結合を引き起こしてグルコースを形成します。
したがって、化学合成は、細部においてのみ光合成と異なります。グルコースの合成は、光のエネルギーではなく、酸化反応のエネルギーを使用して、CO 2 と水の組み合わせから行われます。
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