Caracteristicas de la quimiosintesis

Caracteristicas de la quimiosintesis

Dónde se produce la quimiosíntesis

La quimiosíntesis es la conversión de compuestos de carbono y otras moléculas en compuestos orgánicos. En esta reacción bioquímica, el metano o un compuesto inorgánico, como el sulfuro de hidrógeno o el gas de hidrógeno, se oxida para actuar como fuente de energía. En cambio, la fuente de energía de la fotosíntesis (el conjunto de reacciones mediante las cuales el dióxido de carbono y el agua se convierten en glucosa y oxígeno) utiliza la energía de la luz solar para impulsar el proceso.

La idea de que los microorganismos podían vivir a partir de compuestos inorgánicos fue propuesta por Sergei Nikolaevich Vinogradnsii (Winogradsky) en 1890, basándose en investigaciones realizadas sobre bacterias que parecían vivir del nitrógeno, el hierro o el azufre. La hipótesis fue validada en 1977, cuando el sumergible Alvin observó gusanos tubulares y otras formas de vida en torno a los respiraderos hidrotermales de la Falla de las Galápagos. La estudiante de Harvard Colleen Cavanaugh propuso y posteriormente confirmó que los gusanos tubulares sobrevivían gracias a su relación con las bacterias quimiosintéticas. El descubrimiento oficial de la quimiosíntesis se atribuye a Cavanaugh.

Fórmula de la quimiosíntesis

En bioquímica, la quimiosíntesis es la conversión biológica de una o más moléculas que contienen carbono (normalmente dióxido de carbono o metano) y nutrientes en materia orgánica utilizando la oxidación de compuestos inorgánicos (por ejemplo, gas hidrógeno, sulfuro de hidrógeno) o iones ferrosos como fuente de energía, en lugar de la luz solar, como en la fotosíntesis. Los quimioautótrofos, organismos que obtienen el carbono del dióxido de carbono mediante quimiosíntesis, son filogenéticamente diversos. Entre los grupos que incluyen taxones conspicuos o biogeoquímicamente importantes se encuentran las proteobacterias gamma y épsilon que oxidan el azufre, las Aquificae, las arqueas metanogénicas y las bacterias neutrofílicas que oxidan el hierro.

Muchos microorganismos de las regiones oscuras de los océanos utilizan la quimiosíntesis para producir biomasa a partir de moléculas de carbono simples. Se pueden distinguir dos categorías. En los raros lugares en los que se dispone de moléculas de hidrógeno (H2), la energía disponible de la reacción entre el CO2 y el H2 (que conduce a la producción de metano, CH4) puede ser lo suficientemente grande como para impulsar la producción de biomasa. Alternativamente, en la mayoría de los entornos oceánicos, la energía para la quimiosíntesis se deriva de reacciones en las que se oxidan sustancias como el sulfuro de hidrógeno o el amoníaco. Esto puede ocurrir con o sin la presencia de oxígeno.

Nitrobacter

Se estudiaron cinco localizaciones de manantiales termales sublacustres de 1 a 109 m de profundidad en el lago Yellowstone mediante la secuenciación del gen del ARN ribosomal 16S en relación con su composición química y las tasas de fijación de CO2 en la oscuridad. Albergan comunidades bacterianas quimiosintéticas distintas, dependiendo de la temperatura (16-110°C) y del suministro de donantes de electrones (H2S <1 a >100 μM; NH3 <0,5 a >10 μM). Los miembros de los Aquificales, más estrechamente afiliados al género Sulfurihydrogenibium, son los filotipos del gen 16S rRNA recuperados con mayor frecuencia en las muestras más calientes; la detección de estos autótrofos termófilos oxidantes del azufre coincidió con las tasas máximas de fijación de CO2 en la oscuridad, que alcanzaron cerca de 9 μM C h-1 a temperaturas de 50-60°C. Los respiraderos a temperaturas más bajas produjeron principalmente filotipos relacionados con la gammaproteobacteria mesófila oxidante de azufre Thiovirga. Por el contrario, el agua fría de los respiraderos con baja actividad quimiosintética produjo predominantemente filotipos relacionados con grupos de Actinobacterias de agua dulce con una distribución cosmopolita.

Proceso de quimiosíntesis

Los ecosistemas dependen de la capacidad de algunos organismos para convertir compuestos inorgánicos en alimentos que otros organismos pueden aprovechar (¡o comer!). La mayor parte de la vida en el planeta se basa en una cadena alimentaria que gira en torno a la luz solar, ya que las plantas fabrican alimentos mediante la fotosíntesis. Sin embargo, en los entornos en los que no hay luz solar y, por tanto, no hay plantas, los organismos dependen de la producción primaria mediante un proceso llamado quimiosíntesis, que funciona con energía química. Juntas, la fotosíntesis y la quimiosíntesis alimentan toda la vida en la Tierra.

La fotosíntesis se produce en las plantas y en algunas bacterias, siempre que haya suficiente luz solar: en la tierra, en aguas poco profundas, incluso dentro y debajo del hielo transparente. Todos los organismos fotosintéticos utilizan la energía solar para convertir el dióxido de carbono y el agua en azúcar (alimento) y oxígeno: 6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2.

La quimiosíntesis se produce en las bacterias y otros organismos e implica el uso de la energía liberada por las reacciones químicas inorgánicas para producir alimentos. Todos los organismos quimiosintéticos utilizan la energía liberada por las reacciones químicas para fabricar un azúcar, pero las distintas especies utilizan diferentes vías. Por ejemplo, en los respiraderos hidrotermales, las bacterias de las fumarolas oxidan el sulfuro de hidrógeno, añaden dióxido de carbono y oxígeno y producen azúcar, azufre y agua: CO2 + 4H2S + O2 -> CH20 + 4S + 3H2O. Otras bacterias producen materia orgánica reduciendo el sulfuro u oxidando el metano.

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