تمثيل كيميائي
تمثيل كيميائي في الكيمياء الحيوية (بالإنكليزية: chemosynthesis) هو تحول جزيء كربون أو أكثر - عادة يكون ثاني أكسيد الكربون أو الميثان - ومواد أخرى إلى مادة عضوية عن طريق أكسدة جزيئات غير عضوية، مثل الهيدروجين وسلفيد الهيدروجين أو الميثان كمصدر للطاقة، استعاضة عن الأشعة الشمسية كما نعرفه في التمثيل الضوئي للنبات. وتوجد أحياء تستغل التمثيل الكيميائي للحصول على الكربون والنمو من خلال التمثيل الكيميائي (بالمقارنة باستغلال يخضور النبات لاشعة الشمس لربط الكربون والنمو). من تلك الأحياء بكتيريا مختزلة للكبريت، ونوع من بروتوباكتريت يسمى «إبسيلون برتوبكتيريا» و «أكويفيسيا»، وأركيا التي تعيش على الميثان، وبكتريا مؤكسدة للحديد، وغيرها.

كثير من الأحياء الميكروبية تعيش في أعماق البحار والمحيطات تقوم بالتمثيل الكيميائي للنمو من جزيئات بسيطة للكربون. وتصنف تلك المناطق إلى نوعين: مناطق نادرة يكثر فيها غاز الهيدروجين، فتكتسب الطاقة من تفاعل ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين، مما ينتج الميثان CH4 واستغلاله في النمو. ومناطق واسعة من المحيطات تحصل الأحياء فيها على الطاقة عن طريق التمثيل الكيميائي بأكسدة مواد مثل كبريتيد الهيدروجين أو الأمونيا. وقد تحدث تلك التفاعلات في وجود أو عدم وجود الأكسجين.

كثير من الأحياء الميكروبية الت تجري التمثيل الكيميائي تعيش عليها أحياء أخرى في البحار والمحيطات، كما يحدث بين بعض منها تعايش symbiosis ، حيث تكون معيشة الحيوان منها معتمدة على الآخر في تبادل للمواد الغذائية. وكثير من العائلات الحيوانية يمكنها الاستعانة بنواتج ثانوية للتمثيل الكيميائي الذي تنتجه بكتيريا عند فوهات مائية حرارية أو يتسرب من شقوق في موقع هيدرات الميثان أو المسربات الباردة أو جثث حيتان أصابها التحلل.

يفترض بعض العلماء وجود تمثيل كيميائي لحياة تحت سطح المريخ وتحت سطح «قمر المشتري» أوروبا وربما في كواكب أخرى، ولكن لا تزال البحوث جارية للتعرف على ذلك يقينا.
.

أحد التفاعلات 
أحد تفاعلات التمثيل الكيميائي هو تفاعل كبريتيد الهيدروجين كالآتي:

6CO₂ + 6H₂S → C₆H₁₂O₆ + 6S

وتقوم بهذا التفاعل بكتيريا تعيش في فوهات مائية حرارية تنتج منها كربوهيدرات مثل
C6H12O6.

عمليات حيوية 

تستغل الدودة الأنبوبية الكبيرة بكتيريا تعيش داخلها بغرض تثبيت الكربون والنمو وتستعين بسلفيد الهيدروجين كمصدر للطاقة، وتقوم بإنتاج سكر وأحماض أمينية.
.

كما تنتج بعض التفاعلات الكبريت:

التمثيل الكيميائي لسلفيد الهيدروجين:
12H2S + 6CO2 → C6H12O6 (=سكريات) + 6H2O + 12S

وبدلا من إنتاج الأكسجين مثلما يحدث في التمثيل الضوئي تنتج من التفاعل كرات من الكبريت. وفي بكتيريا يمكنها القيام بالتمثيل الكيميائي، مثل بكتيريا الكبريت الخضراء فهي تكون الكبريت ويمكن رؤيته أصفر اللون في السيتوبلازم.

اكتشافها 

في عام 1890 اقترح «سرجي فينوجرادسكي» طريقة للحياة جديدة تسمى «تمثيل كيميائي». وكان اكتشافه أن بعض الميكروبات قد يمكنها العيش على مواد غير عضوية. واعتمد في أبحاثة خلال الثمانينيات من القرن التاسع عشر في شتراسبورج وزيوريخ على الحديد والكبريت وبكتيريا النتروجين.

فوهات مائية حرارية

أحياء تقوم بالتمثيل الكيميائي 

أمثلة لأحياء تقوم بالتمثيل الكيميائي:
 بكتيريا الكبريت: وهي تقوم بأكسدة سلفيد الهيدروجين H2S, مثلما يحدث في الحقول المسمدة بسماد طبيعي،
 بكتيريا نتروجين: وهي تأكسد الأمونيا NH3, وبالتالي تؤكسد النتريت NO2−, مثلما في الأراضي الزراعية.
 بكتيريا الحديد: وهي تؤكسد الحديد ثنائي التكافؤ Fe2+ إلى حديد ثلاثي التكافؤ Fe3+, مثلما يحدث في أنابيب المصارف الزراعية.
 بكتيريا الميثان تجري تفاعل الهيدروجين H2 مع ثاني أكسيد الكربون CO2 وتكون ماء H2O والميثان CH4، وهي تستغل استغلالا صناعيا لإنتاج الغاز الحيوي الذي أصبح مصدرا للطاقة المتجددة.

قاع المحيط 
في عام 2013 نشر بعض الباحثين اكتشافهم لبكتيريا تعيش في صخور في قشرة قاع المحيط، أي تحت طبقات سميكة من الطبقات الرسوبية، وهي بعيدة عن الفوهات المائية الحرارية التي تتكون على الحافات بين الصفائح التكتونية. وتشير النتائج الأولية إلى ان تلك البكتيريا تعتمد على الهيدروجين الذي ينتج من التفاعل الكيميائي لصخر أوليفين مع ماء البحر الذي يتسرب إليه من خلال
شقوق في طبقة البازلت التي تحتويها قشرة قاع المحيط. تنتج تلك البكتيريا غاز الميثان عن طريق تفاعل الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون.

علاقة التمثيل الكيميائي بتقنية النانو 

يستخدم تعبير التمثيل الكيميائي أيضا في تكنولوجيا النانو الجزيئية molecular nanotechnology ، حيث تجرى تفاعلات تعتمد على عشوائية حركة الجزيئات، وهي فرع يشمل معظم الكيمياء التخليقية الحديثة synthetic chemistry.

نظرا لأن التمثيل الضوئي والطرق الطبيعية الأخرى لإنتاج جزيئات معقدة تصل إلى حد أنتاج الرنا وتقوم بتخزينها في الدنا، فإن مؤيدي «الهندسة الكيميائية» يطمحون في استغلال عمليات اصتناعية لإنتاج مركبات سلاسل طويلة للتخزين طويل الأمد، وللتخزين على الأجل القصير، ويكون لها فاعلية مشابهة للإنزيمات ومشابهة لما يجري داخل خلية حية. والغرض من ذلك هو إنتاج جزيئات معقدة لا تحتاج إلى البروتين. وقد امكن إنتاج أنابيب كربون نانو carbon nanotube عن طريق تفاعلات عير عضوية.

المراجع

انظر أيضاً 
 دودة أنبوبية كبيرة
 فوهة مائية حرارية
 تعايش تعاوني
 تعاون (تطور)
 معايش جواني
 دودة بومبي
 بروتوباكتريت

أنظمة بيئية
أيض
علم الأحياء الدقيقة البيئي
علم البيئة الغذائي
عمليات حيوية
تمثيل كيميائي في الكيمياء الحيوية ( بالإنكليزية : chemosynt h esis ) هو تحول جزيء كربون أو أكثر - عادة يكون ثاني أكسيد الكربون أو الميثان - و مواد أخرى إلى مادة عضوية عن طريق أكسدة جزيئات غير عضوية ، مثل الهيدروجين وسلفيد الهيدروجين أو الميثان ك مصدر ل الطاقة ، استعاضة عن الأشعة الشمسية كما نعرف ه في التمثيل الضوئي للنبات . و توجد أحياء تستغل التمثيل الكيميائي ل الحصول على الكربون و النمو من خلال التمثيل الكيميائي ( ب المقارنة ب استغلال يخضور النبات لاشعة الشمس لربط الكربون و النمو ) . من تلك الأحياء بكتيريا مختزلة للكبريت ، و نوع من بروتوباكتريت يسمى « إبسيلون برتوبكتيريا » و « أكويفيسيا » ، وأركيا التي تعيش على الميثان ، وبكتريا مؤكسدة ل الحديد ، و غير ها . كثير من الأحياء الميكروبية تعيش في أعماق البحار والمحيطات تقوم بالتمثيل الكيميائي ل النمو من جزيئات بسيطة للكربون . وتصنف تلك المناطق إلى نوعين : مناطق نادرة يكثر في ها غاز الهيدروجين ، فتكتسب الطاقة من تفاعل ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين ، مما ينتج الميثان CH4 واستغلال ه في النمو . و مناطق واسعة من المحيطات تحصل الأحياء في ها على الطاقة عن طريق التمثيل الكيميائي بأكسدة مواد مثل كبريتيد الهيدروجين أو الأمونيا . و قد تحدث تلك التفاعلات في وجود أو عدم وجود الأكسجين . كثير من الأحياء الميكروبية الت تجري التمثيل الكيميائي تعيش علي ها أحياء أخرى في البحار والمحيطات ، كما يحدث بين بعض من ها تعايش symbiosis ، حيث تكون معيشة الحيوان من ها معتمدة على الآخر في تبادل ل المواد الغذائية . وكثير من العائلات الحيوانية يمكن ها الاستعانة بنواتج ثانوية ل التمثيل الكيميائي الذي تنتجه بكتيريا عند فوهات مائية حرارية أو يتسرب من شقوق في موقع هيدرات الميثان أو المسربات الباردة أو جثث حيتان أصاب ها التحلل . يفترض بعض العلماء وجود تمثيل كيميائي ل حياة تحت سطح المريخ و تحت سطح « قمر ال مشتري » أوروبا و ربما في كواكب أخرى ، و لٰكن لا تزال البحوث جارية ل التعرف على ذلك يقي نا . . أحد التفاعلات أحد تفاعلات التمثيل الكيميائي هو تفاعل كبريتيد الهيدروجين ك الآتي : 6CO₂ + ₂S → C₆H₁₂O₆ + و تقوم ب هٰذا التفاعل بكتيريا تعيش في فوهات مائية حرارية تنتج من ها كربوهيدرات مثل C6H12O6 . عمليات حيوية تستغل الدودة الأنبوبية الكبيرة بكتيريا تعيش داخل ها ب غرض تثبيت الكربون و النمو وتستعين بسلفيد الهيدروجين ك مصدر ل الطاقة ، و تقوم ب إنتاج سكر وأحماض أمينية . . كما تنتج بعض التفاعلات الكبريت : التمثيل الكيميائي لسلفيد الهيدروجين : 12H2S + O2 → C6H12O6 ( = سكريات ) + 2O + وبدلا من إنتاج الأكسجين مثل ما يحدث في التمثيل الضوئي تنتج من التفاعل كرات من الكبريت . و في بكتيريا يمكن ها القيام بالتمثيل الكيميائي ، مثل بكتيريا الكبريت الخضراء ف هي تكون الكبريت و يمكن رؤية ه أصفر اللون في السيتوبلازم . اكتشاف ها في عام اقترح « سرجي فينوجرادسكي » طريقة ل الحياة جديدة تسمى « تمثيل كيميائي » . و كان اكتشاف ه أن بعض الميكروبات قد يمكن ها العيش على مواد غير عضوية . واعتمد في أبحاثة خلال الثمانينيات من القرن التاسع عشر في شتراسبورج وزيوريخ على الحديد والكبريت وبكتيريا النتروجين . فوهات مائية حرارية أحياء تقوم بالتمثيل الكيميائي أمثلة لأحياء تقوم بالتمثيل الكيميائي : بكتيريا الكبريت : و هي تقوم بأكسدة سلفيد الهيدروجين H2S , مثل ما يحدث في الحقول المسمدة بسماد طبيعي ، بكتيريا نتروجين : و هي تأكسد الأمونيا NH3 , و ب التالي تؤكسد النتريت NO2 − , مثل ما في الأراضي الزراعية . بكتيريا الحديد : و هي تؤكسد الحديد ثنائي ال تكافؤ F e2 + إلى حديد ثلاثي ال تكافؤ F e3 + , مثل ما يحدث في أنابيب المصارف الزراعية . بكتيريا الميثان تجري تفاعل الهيدروجين H2 مع ثاني أكسيد الكربون CO2 و تكون ماء H2O والميثان CH4 ، و هي تستغل استغلالا صناعيا ل إنتاج الغاز الحيوي الذي أصبح مصدرا ل الطاقة المتجددة . قاع المحيط في عامنشر بعض الباحثين اكتشاف هم لبكتيريا تعيش في صخور في قشرة قاع المحيط ، أي تحت طبقات سميكة من ا الطبقات الرسوبية ، و هي بعيدة عن الفوهات المائية الحرارية التي تتكون على الحافات بين الصفائح التكتونية . و تشير النتائج الأولية إلى ان تلك البكتيريا تعتمد على الهيدروجين الذي ينتج من التفاعل الكيميائي لصخر أوليفين مع ماء البحر الذي يتسرب إلي ه من خلال شقوق في طبقة البازلت التي تحتوي ها قشرة قاع المحيط . تنتج تلك البكتيريا غاز الميثان عن طريق تفاعل الهيدروجين و ثاني أكسيد الكربون . علاقة التمثيل الكيميائي بتقنية النانو يستخدم تعبير التمثيل الكيميائي أيضا في تكنولوجيا النانو الجزيئية molecular nanotech nology ، حيث تجرى تفاعلات تعتمد على عشوائية حركة الجزيئات ، و هي فرع يشمل معظم الكيمياء التخليقية الحديثة synthetic chemistry . نظرا لأن التمثيل الضوئي و الطرق الطبيعية الأخرى ل إنتاج جزيئات معقدة تصل إلى حد أنتاج الرنا و تقوم بتخزين ها في الد نا ، ف إن مؤيدي « الهندسة الكيميائية » يطمحون في استغلال عمليات اصتناعية ل إنتاج مركبات سلاسل طويلة للتخزين طويل الأمد ، وللتخزين على الأجل القصير ، و يكون ل ها فاعلية مشابهة للإنزيمات ومشابهة ل ما يجري داخل خلية حية . والغرض من ذلك هو إنتاج جزيئات معقدة لا تحتاج إلى البروتين . و قد امكن إنتاج أنابيب كربون نانو carbon nanotube عن طريق تفاعلات عير عضوية . المراجع انظر أيضاً دودة أنبوبية كبيرة فوهة مائية حرارية تعايش تعاوني تعاون ( تطور ) معايش جواني دودة بومبي بروتوباكتريت أنظمة بيئية أيض علم الأحياء الدقيقة البيئي علم البيئة الغذائي عمليات حيوية