По типу ассимиляции все клетки делятся на две группы – автотрофные и гетеротрофные.
Автотрофные клетки способны к самостоятельному синтезу необходимых для них органических соединений из CO2, воды и энергии света (фотосинтез) или энергии, выделившейся при окислении неорганических соединений (хемосинтез). К автотрофам принадлежат все зеленые растения и некоторые бактерии.
Гетеротрофные клетки не могут синтезировать органическое вещества из неорганических, поэтому для ассимиляции им необходимы органические вещества, поступающие извне в виде пиши, в которой содержатся готовые углеводы, жиры, белки. Гетеротрофами являются все животные, большая часть бактерий, грибы, некоторые высшие растения – сапротрофы и паразиты, а также клетки растений, не содержащих хлорофилла.
Фотосинтез – процесс преобразования энергии света в химическую энергию органических соединений, синтезируемых в зеленом растении из углекислого газа и воды.
Уникальность и общебиологическое значение фотосинтеза определяются тем, что ему своим существованием обязано все живое на нашей планете. Этот процесс является основным источником образования органических соединений, а также единственным источником свободного кислорода на Земле. Из кислорода образовался озоновый слой, защищающий живые организмы от губительного ультрафиолетового излучения.
Кроме фотосинтеза существует еще одна форма автотрофной ассимиляции – хемосинтез, свойственный некоторым бактериям. В отличие от фотосинтеза источником энергии здесь служит не свет, а окисление некоторых неорганических соединений и элементов – серы, аммиака, водорода, азотистой кислоты, оксидных соединений железа и марганца.
Открытие бактериального хемосинтеза принадлежит известному русскому ученому С.Н. Виноградскому.
Важнейшей группой хемосинтезирующих организмов являются нитрифицирующие бактерии, способные окислять образующийся при гниении органических остатков аммиак до нитрита, а затем до нитрата.
Энергия, выделяемая при окислении данных соединений, используется бактериями-хемосинтетиками для восстановления СО2 до органических веществ.