Canlılar metabolik olaylarını gerçekleştirebilmek amacıyla enerji üretir. Fotosentezde enerji kaynağı olarak ışık, kemosentez ise enerji kaynağı olarak inorganik maddelerin oksidasyonu sonucunda açığa çıkan kimyasal enerji kullanılır. Açığa çıkan bu enerji ile CO2 özümlemesi yapılarak besin elde edilir. Bu olaya kemosentez denir.
Kemosentez olayı sadece prokaryotların bir kısmında görülür. Bazı bakteriler ve bazı arkeler kemosentez yapabilmektedir. Metan, hidrojen, demir, kükürt, nitrit ve nitrat bakterileri kemosentetik canlılardır. İnorganik maddeler oksijen ile tepkime vererek başka inorganik maddelere dönüşür. Bu olaya oksidasyon denir. Oksidasyon sonucu bir miktar enerji açığa çıkar.
Kemosentez yapan canlılar bu enerjiyi sitoplazmalarında enzimatik tepkimelerle su ve karbondioksitten besin elde etmede kullanır.
Su ve karbondioksit; ışıktan elde edilen enerji kullanılarak fotosentezde glikoza çevrilir. Kemosentezde ise su ve karbondioksit yine ham madde olarak kullanılır ancak gerekli olan enerji kimyasal tepkimelerden elde edilir. Birçok kemosentetik canlı, fotosentezdeki ışıktan bağımsız tepkimeler ile aynı tepkimeleri gerçekleştirir.
Fotosentezde açığa çıkan oksijen atmosfere verilirken kemosentezde açığa çıkan oksijen atmosfere verilmez. Aynı canlıda, kendisi için gerekli olan tepkimelerde kullanılır. Dolayısıyla kemosentez olayı atmosfer için oksijen kaynağı değildir. Fotosentezin son aşamasından elde edilen ürün; glikoz, amino asit, vitamin vb. organik maddelerin üretilmesinde kullanılır. Aynı olay kemosentez için de geçerlidir.
Kemosentetik canlıların madde döngülerinde önemli rolleri bulunur. Örneğin nitrit ve nitrat bakterileri azot döngüsünün gerçekleşmesini sağlar. Çürükçüllerden gelen amonyak, nitrit bakterileri ile nitrite, nitrit ise nitrat bakterileri ile nitrata çevrilir. Asıl amacı besin üretmek olan bu bakteriler, azotun bitkiler tarafından kullanılabilir hâle (nitrat) gelmesini de sağlamış olur.
Nitrit ve nitrat bakterilerinin gerçekleştirdiği bu olaylara nitrifikasyon (azot bağlama olayı) denir. Metan, kükürt, demir ve hidrojen bakterileri, nitrit ve nitrat bakterilerinde olduğu gibi kendilerine besin üretirken doğaya diğer canlıların kullanabileceği maddeleri verir. Kemosentetik canlılar madde döngülerini sağlayarak çevre kirliliğini önlemede ve biyolojik dengenin korunmasında etkili olur.
Kemosentetik Canlıların Endüstride Kullanılması
Çöplerin ayrıştırılması, biyoyakıt ve biyogaz üretilmesi kemosentez ile yapılır. Metanojenlerin ürettiği metandan arıtma sistemlerinde ve sanayide enerji kaynağı olarak yararlanılır. Metan gazının sıvılaştırılmasıyla elde edilen yakıt, seraların ısıtılmasında kullanılır.
Biyogaz üretimi sırasında oluşan amonyak ve fosfatlı bileşikler gübre ve hayvan yemi olarak kullanılır. Madenlerden çıkarılan düşük kaliteli metal cevherlerinin işlenebilir hâle getirilmesinde, metal bulaşmış suların arıtılmasında ve endüstriyel metal atıklarının doğaya daha az zararlı hâle getirilmesinde kemosentetik canlılar kullanılır.