ÍNDICE:

• Características generales• Quimiosíntesis

• Fases de la quimiosíntesis• Quimiosíntesis: una forma metabólica

evolucionada• Organismos quimiosintéticos

• Bacterias del nitrógeno• Bacterias del azufre• Bacterias del hierro• Bacterias del hidrógeno

• Comparación del anabolismo fotosintético y quimiosintético.

• Otras rutas anabólicas

• La quimiosíntesis es un tipo de nutrición autótrofa.

• Consiste en la obtención de materia orgánica a partir de inorgánica, utilizandocomo fuente de energía la liberada en reacciones químicas redox exergónicaso exotérmicas de compuestos reducidos .

• En estas reacciones se obtiene ATP.

• Los organismos que realizan quimiosíntesis se denominan quimoautótrofos,quimiolitótrofos o quimiosintéticos; todos ellos son bacterias que usan comofuente de carbono el dióxido de carbono en un proceso similar al ciclo deCalvin de las plantas.

Características generales

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Quimiosíntesis

Quimiosíntesis

Fuente de carbono CO2 ambiental

Nutrición autótrofa no fotosintética

La energía procede de reacciones de oxidación de sustancias inorgánicas

Exclusiva de bacterias

Tipos

Bacterias del nitrógeno

Bacterias del azufre

Bacterias del hierro

Bacterias del hidrógeno

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Son procariotas autótrofas. Solamente algunas bacterias poseen metabolismo quimiosintético.

Viven de una fuente inorgánica: agua, sales, O2, CO2 y compuestos inorgánicos de cuya oxidación obtienen energía.

Obtienen la energía de una reacción química específica. Solamente crecen con compuestos específicos de origen inorgánico, o producidos por la actividad de otros

organismos (descomposición, excreción).

Son aerobios. Utilizan el oxígeno como último aceptor de electrones.

Sintetizan materia orgánica por medio del ciclo de Calvin.

Los organismos quimiosintéticos presentan una serie de características comunes:

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Las bacterias quimiolitotrófas tienen un papel crucial en el reciclado del N, C, y S en todo el planeta, puesto que convierten gases y sales sin utilidadpara plantas y animales en compuestos orgánicos a su disposición: laconservación de la biosfera depende de su metabólismo.

Es la cima culminante de la evolución metabólica, “viven de aire, sales yagua y de una fuente inorgánica de Energía”

Este tipo de nutrición autótrofa se da en grupos de bacterias que lespermite independizarse del Sol como fuente universal de E.

En los ecosistemas marinos, en las zonasafóticas el nivel de productores loconstituyen bacterias quimiosintéticas.

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Teniendo en cuenta que los primeros seres vivos fueron heterótrofos, podemospensar que la quimiosíntesis surgió como una adaptación posterior de algunasbacterias a medios inorgánicos específicos.

La quimiosíntesis se considera una forma metabólica evolucionada por dosrazones:

1. Constituye una forma muy eficaz de independencia del resto de los seresvivos, al depender de compuestos inorgánicos que se oxidan en unareacción específica. Son organismos independientes de la luz.

2. Presentan una maquinaria bioquímica tan compleja como la de otrasbacterias

Quimiosíntesis: Una forma metabólica evolucionada

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1. Oxidación del sustrato reducido y obtención de la energía:Se obtienen los coenzimas reducidos (NADH+ H+) y el ATP gracias a

la energía desprendida en la reacción de oxidación.

2. Fijación del CO2 :Se produce la síntesis de materia orgánica por medio del ciclo de

Calvin

Compuesto reducido

Compuesto oxidado

Reacciones exergónicas

NADH+H+

ATP

CO2 y H2O

Materia orgánica

Ciclo de Calvin

Fase I

Fase II

Fases de la Quimiosíntesis

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Presentes en suelos y aguas.

2 NH4+ + 3 O2 2 NO2

- + 4H+ + 2 H2O

2 NO2- + O2 2 NO3

-

Oxidan amoniaco a nitritos y otras especies, los nitritos a nitratos

Nitrosomonas

Nitrobacter

Ambos tipos de bacterias se complementan y contribuyen a cerrar el ciclo del nitrógeno

Bacterias del nitrógeno

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• Bacterias y tiobacterias sulfurosas.• Oxidan compuestos de azufre (S, H2S, S2O3

2-) hasta ácido sulfúrico, aumentando la acidez del suelo.

• Pueden vivir en solfataras (zonas de emanaciones volcánicas)

H2S + 2 O2 SO42- + 2 H+

S2O32- + H2O SO4

2- + 2 H+

Bacterias del azufre

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• Bacterias que oxidan compuestos de hierro ferroso a férrico• Abundantes en las aguas de minas.

4 Fe 2+ 4 H+ + O2 4 Fe 3+ + 2 H2O

Bacterias del hierro

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• Bacterias que oxidan hidrógeno.• Pueden utilizar materia orgánica como fuente

de carbono además del CO2 (autótrofos facultativos)

Formación de ATP y poder reductor en bacterias del H2

H2 + ½ O2H2O

El hidrógeno es primero activado por la enzima hidrogenasa y transferido después al NAD el cual es oxidado en la cadena respiratoria y se sintetiza ATP por fosforilación oxidativa

Bacterias del hidrógeno

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Comparación del anabolismo fotosintético y quimiosintético

Síntesis de aminoácidos

• Los aminoácidos son necesarios para la formación de proteínas• Sólo los autótrofos son capaces de sintetizar todos los aminoácidos• El resto de organismos pueden sintetizar algunos y el resto

(aminoácidos esenciales) los tienen que tomar en la dieta.• El nitrógeno necesario procede de la fijación de N2 atmosférico

(bacterias fijadoras de nitrógeno) o de la asimilación de nitritos, nitratos o amoniaco por las plantas.

• El esqueleto de carbono de los aminoácidos sintetizados procede del glutámico o de otros intermediarios metabólicos.

• Cada aminoácido tiene su ruta anabólica específica.

Nitratos AmoniacoAcido

glutámicoResto de

aminoácidos

Reducción Incorporación de α-cetoglutárico

DesaminacionesTransaminaciones

Síntesis de proteínas

• Supone el máximo gasto metabólico en la mayoría de las células.• El proceso se conoce como traducción.• Se gastan aproximadamente 4 ATP por cada resto aminoacídico que forma

la proteína.

• Los ácidos grasos se sintetizan a partir de la acetil-CoA mediante uncomplejo enzimático-sintetasa.

• Los excedentes de ác. grasos se acumulan en forma de grasas, poresterificación.

Anabolismo de los lípidos

• Ruta anabólica de síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos.

• Ácido láctico, piruvato, glicerol, aminoácidos o metabolitos del ciclo de Krebs

• Tiene lugar en el hígado y riñones

• Participan rutas de la glucólisis (las que son reversibles) mas otras enzimas específicas de la ruta

Gluconeogénesis

GLUCOSAgluconeogénesis

Metabolitos del ciclo de Krebs

Aminoácidos

Ácido Láctico

http://www.bionova.org.es/biocast/tema17.htmAnimación gluconeogenesis

Gluconeogénesis

Se gasta más ATP en producir glucosa a partir de lactato del que obtenemos en su degradación:

En la glucólisis obtenemos 2 ATP En la gluconeogénesis se gastan 4 ATP y 2 GTP

Es una ruta ventajosa por que evita la acumulación de ácido láctico en los músculos cuando hay poco oxígeno

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