От фотосинтеза у высших растений несколько отличается фотосинтез у бактерий, который осуществляется в анаэробных условиях без выделения кислорода, по типу фоторедукции, т. е. происходит восстановление СО2 с поглощением лучистой энергии, но без выделения кислорода. Суммарно процесс бактериального фотосинтеза можно выразить уравнениями:
у зеленых серобактерий: \(CO_2 + 2H_2S \to CH_2O + H_2O + 2S;\)
у пурпурных серобактерий: \(2CO_2 + H_2S + 2H_2O \to 2(CH_2O) + H_2SO_4\).
Эти реакции проходят с поглощением лучистой энергии бактериохлорофиллом. Источником водорода для восстановления. СО2 служат сероводород, углеводы, карбоновые и жирные кислоты.
Наряду с фотосинтезом ассимиляция углекислого газа в природе осуществляется в процессе хемосинтеза с использованием химической энергии процессов окисления. Открытие хемосинтеза принадлежит русскому микробиологу С. Н. Виноградскому.
Классическим примером хемосинтеза является деятельность, нитрифицирующих бактерий. Процесс нитрификации осуществляется в два этапа:
первый — окисление аммиака до азотистой кислоты бактериями Nitrosomonas:
\( 2NH_3 + 3O_2 \to 2HNO_2 + H_2O + 633 кДж;\)
второй — окисление азотистой кислоты до азотной бактериями Nitrobacter:
\( 2HNO_2 + O_2 \to 2HNO_3 + 142 кДж.\)
Обе реакции сопровождаются освобождением энергии, которая используется на восстановление углекислого газа, поглощаемого из воздуха бактериями, до органических соединений.
К хемосинтетикам относятся серобактерии из семейства Beggiatoaceae, в частности бесцветная Beggiatoa alba, которая живет в теплых источниках, содержащих сероводород. Хемосинтез в природе свидетельствует о том, что синтез биологически важных органических веществ — углеводов, белков — возможен без участия света.
Таким образом, восстановление СО2 у растений осуществляется в процессе фотосинтеза, фоторедукции и хемосинтеза, что можно выразить реакциями следующих типов: $$\large CO_2 + H_2O \xrightarrow {hv} (CO_2 \cdot 4H) + O_2\: - фотосинтез;$$ $$\large CO_2 + 2H_2A \xrightarrow {hv} (CO_2 \cdot 4H) + 2A\: - фоторедукция;$$ $$\large CO_2 + 6H_2 + 2O_2 \to (CO_2 \cdot 4H) + 2H_2O\: - хемосинтез.$$
Следует отметить, что процесс хемосинтеза не имеет такого решающего значения в природе, как фотосинтез.
