Quimiosíntesis
Sara Ortega Verano
Índice
1. CONCEPTO QUIMIOSÍNTESIS.2. ORGANISMOS QUIMIOSINTÉTICOS. 3. FASES DE LA QUIMIOSÍNTESIS. 4. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS. 5. IMPORTANCIA DE LA QUIMIOSÍNTESIS.
¿QUÉ ES?
La quimiosíntesis es un proceso biológico mediante el cual ciertos organismos sintetizan compuestos orgánicos a partir de la energía liberada por reacciones químicas inorgánicas. A diferencia de la fotosíntesis, donde la energía proviene de la luz solar, en la quimiosíntesis la energía se deriva de reacciones redox que involucran sustancias inorgánicas, como compuestos de azufre, hierro u otros elementos químicos presentes en su entorno.
ORGANISMOS QUIMIOSINTÉTICOS
Los organismos quimiosintéticos son aquellos que son capaces de realizar quimiosíntesis para obtener energía y producir compuestos orgánicos. Entre ellos se encuentran ciertas bacterias, arqueas y algunos tipos de organismos unicelulares, tanto autótrofos como heterótrofos facultativos.
-Bacterias sulfurosas: Utilizan compuestos de azufre como el sulfuro de hidrógeno (H2S) como fuente de energía para la quimiosíntesis. Algunas bacterias sulfurosas oxidan el H2S para obtener energía y fijar carbono, produciendo azufre elemental o compuestos de azufre como subproductos. -Bacterias nitrificantes: Estas bacterias oxidan amonio (NH4+) o nitrito (NO2-) para obtener energía y fijar carbono. Por ejemplo, las bacterias del género Nitrosomonas oxidan amonio a nitrito, y las bacterias del género Nitrobacter oxidan nitrito a nitrato. -Bacterias metanogénicas: Utilizan dióxido de carbono (CO2) como fuente de carbono y hidrógeno molecular (H2) como fuente de energía para producir metano (CH4). Son comunes en ambientes anaeróbicos, como el tracto digestivo de animales herbívoros y en sedimentos de lagos y pantanos. -Arqueas metanogénicas: Similar a las bacterias metanogénicas, estas arqueas producen metano a partir de CO2 y H2 en ambientes anaeróbicos. -Bacterias ferrobacterias: Utilizan compuestos de hierro (Fe2+) como fuente de energía para llevar a cabo la quimiosíntesis. Estas bacterias son comunes en ambientes ricos en hierro, como aguas subterráneas y sedimentos.
FASES
1.Captación de la fuente de energía: En esta fase, los organismos quimiosintéticos captan la fuente de energía inorgánica que utilizarán para llevar a cabo el proceso. Esta fuente de energía puede ser compuestos como el sulfuro de hidrógeno (H2S), amonio (NH4+), hierro ferroso (Fe2+), entre otros, dependiendo del tipo de organismo y del ambiente en el que se encuentren.2. Oxidación de la fuente de energía: Una vez que la fuente de energía ha sido captada, los organismos quimiosintéticos realizan una serie de reacciones de oxidación, liberando energía en el proceso. Esta energía se utiliza para alimentar las siguientes etapas del proceso. 3. Transferencia de electrones: Durante la oxidación de la fuente de energía, se produce la transferencia de electrones desde el compuesto químico inorgánico hacia un aceptor de electrones, que puede ser oxígeno, dióxido de carbono (CO2) u otro compuesto químico disponible en el entorno del organismo. 4. Síntesis de ATP: La transferencia de electrones genera un gradiente electroquímico a través de la membrana celular de los organismos quimiosintéticos. Este gradiente es utilizado por las enzimas ATP sintasa para sintetizar adenosín trifosfato (ATP), que es la principal forma de energía utilizada por las células. 5. Fijación de carbono: Con la energía generada y el ATP producido, los organismos quimiosintéticos pueden utilizar dióxido de carbono (CO2) como fuente de carbono para sintetizar moléculas orgánicas, como carbohidratos, lípidos y proteínas, a través de procesos como el ciclo de Calvin en bacterias y arqueas fotosintéticas o el ciclo de Krebs en bacterias quimiosintéticas.
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
La quimiosíntesis puede influir en varios ciclos biogeoquímicos al proporcionar una vía para la incorporación de compuestos inorgánicos en la materia orgánica y la liberación de productos de desecho que pueden ser utilizados por otros organismos.
-Ciclo del carbono: La quimiosíntesis contribuye a la fijación de carbono inorgánico en compuestos orgánicos por parte de organismos autótrofos, que utilizan dióxido de carbono como fuente de carbono. Estos compuestos orgánicos son consumidos por otros organismos heterótrofos en la cadena alimentaria. Además, algunos organismos quimiosintéticos, como las bacterias metanogénicas, producen metano como producto de desecho durante la quimiosíntesis, lo que también contribuye al ciclo del carbono. - Ciclo del nitrógeno: En el ciclo del nitrógeno, la quimiosíntesis está involucrada en la oxidación y reducción de compuestos nitrogenados. Por ejemplo, bacterias nitrificantes oxidan amonio a nitrito y luego a nitrato, mientras que bacterias desnitrificantes reducen nitrato a nitrógeno gaseoso. Estos procesos son fundamentales para la disponibilidad de nitrógeno en el ecosistema y para la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos en los organismos. - Ciclo del azufre: En el ciclo del azufre, la quimiosíntesis está involucrada en la oxidación y reducción de compuestos de azufre. Por ejemplo, algunas bacterias sulfurosas oxidan sulfuro de hidrógeno a azufre elemental o sulfato, mientras que otras bacterias reducen sulfato a sulfuro de hidrógeno. Estos procesos son esenciales para la disponibilidad de azufre en el ambiente y para la síntesis de aminoácidos y coenzimas en los organismos. - Ciclo del hierro: En ambientes donde el hierro es abundante, la quimiosíntesis puede estar involucrada en la oxidación y reducción de compuestos de hierro. Por ejemplo, bacterias ferrobacterias oxidan hierro ferroso a hierro férrico, mientras que otras bacterias pueden reducir hierro férrico a hierro ferroso. Estos procesos son importantes para la disponibilidad de hierro en el ambiente y para la síntesis de proteínas y enzimas que requieren hierro como cofactor.
IMPORTANCIA
- Producción de biomasa: La quimiosíntesis permite la producción de materia orgánica en ambientes donde la fotosíntesis no es posible, como en el fondo de los océanos, en fuentes hidrotermales o en suelos ricos en minerales. Estos organismos quimiosintéticos forman la base de la cadena alimentaria en estos ecosistemas, proporcionando alimento y energía para otros organismos. - Ciclos biogeoquímicos: Los organismos quimiosintéticos participan activamente en los ciclos biogeoquímicos, como el ciclo del carbono, nitrógeno, azufre y hierro. Contribuyen a la transformación y reciclaje de nutrientes y elementos inorgánicos, manteniendo la disponibilidad de estos elementos para los organismos vivos en el ecosistema. - Soporte de la biodiversidad: Los ecosistemas donde ocurre la quimiosíntesis albergan una diversidad única de organismos adaptados a condiciones extremas. Estos organismos incluyen bacterias, arqueas, y otros microorganismos, así como formas de vida más complejas que dependen de ellos. La preservación de estos ecosistemas es crucial para mantener la biodiversidad global. - Impacto en el cambio climático: Al participar en los ciclos biogeoquímicos, los organismos quimiosintéticos pueden influir en la composición atmosférica y en el balance de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono y el metano. Su actividad puede afectar la captura y liberación de estos gases, lo que tiene implicaciones importantes para el cambio climático y la regulación del clima global. - Aplicaciones industriales y biotecnológicas: La quimiosíntesis y los organismos quimiosintéticos tienen aplicaciones en diversas industrias, como la biominería, la biotecnología ambiental, la producción de energía y la bioremediación. Por ejemplo, algunas bacterias quimiosintéticas se utilizan en la minería para extraer metales de minerales, o en la degradación de contaminantes ambientales.
BIBLIOGRAFÍA
wikipedia.es juntadeandalucia.es studysmarter.es
FIN
quimiosíntesis
Sara Ortega Verano
Created on February 22, 2024
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Quimiosíntesis
Sara Ortega Verano
Índice
1. CONCEPTO QUIMIOSÍNTESIS.2. ORGANISMOS QUIMIOSINTÉTICOS. 3. FASES DE LA QUIMIOSÍNTESIS. 4. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS. 5. IMPORTANCIA DE LA QUIMIOSÍNTESIS.
¿QUÉ ES?
La quimiosíntesis es un proceso biológico mediante el cual ciertos organismos sintetizan compuestos orgánicos a partir de la energía liberada por reacciones químicas inorgánicas. A diferencia de la fotosíntesis, donde la energía proviene de la luz solar, en la quimiosíntesis la energía se deriva de reacciones redox que involucran sustancias inorgánicas, como compuestos de azufre, hierro u otros elementos químicos presentes en su entorno.
ORGANISMOS QUIMIOSINTÉTICOS
Los organismos quimiosintéticos son aquellos que son capaces de realizar quimiosíntesis para obtener energía y producir compuestos orgánicos. Entre ellos se encuentran ciertas bacterias, arqueas y algunos tipos de organismos unicelulares, tanto autótrofos como heterótrofos facultativos.
-Bacterias sulfurosas: Utilizan compuestos de azufre como el sulfuro de hidrógeno (H2S) como fuente de energía para la quimiosíntesis. Algunas bacterias sulfurosas oxidan el H2S para obtener energía y fijar carbono, produciendo azufre elemental o compuestos de azufre como subproductos. -Bacterias nitrificantes: Estas bacterias oxidan amonio (NH4+) o nitrito (NO2-) para obtener energía y fijar carbono. Por ejemplo, las bacterias del género Nitrosomonas oxidan amonio a nitrito, y las bacterias del género Nitrobacter oxidan nitrito a nitrato. -Bacterias metanogénicas: Utilizan dióxido de carbono (CO2) como fuente de carbono y hidrógeno molecular (H2) como fuente de energía para producir metano (CH4). Son comunes en ambientes anaeróbicos, como el tracto digestivo de animales herbívoros y en sedimentos de lagos y pantanos. -Arqueas metanogénicas: Similar a las bacterias metanogénicas, estas arqueas producen metano a partir de CO2 y H2 en ambientes anaeróbicos. -Bacterias ferrobacterias: Utilizan compuestos de hierro (Fe2+) como fuente de energía para llevar a cabo la quimiosíntesis. Estas bacterias son comunes en ambientes ricos en hierro, como aguas subterráneas y sedimentos.
FASES
1.Captación de la fuente de energía: En esta fase, los organismos quimiosintéticos captan la fuente de energía inorgánica que utilizarán para llevar a cabo el proceso. Esta fuente de energía puede ser compuestos como el sulfuro de hidrógeno (H2S), amonio (NH4+), hierro ferroso (Fe2+), entre otros, dependiendo del tipo de organismo y del ambiente en el que se encuentren.2. Oxidación de la fuente de energía: Una vez que la fuente de energía ha sido captada, los organismos quimiosintéticos realizan una serie de reacciones de oxidación, liberando energía en el proceso. Esta energía se utiliza para alimentar las siguientes etapas del proceso. 3. Transferencia de electrones: Durante la oxidación de la fuente de energía, se produce la transferencia de electrones desde el compuesto químico inorgánico hacia un aceptor de electrones, que puede ser oxígeno, dióxido de carbono (CO2) u otro compuesto químico disponible en el entorno del organismo. 4. Síntesis de ATP: La transferencia de electrones genera un gradiente electroquímico a través de la membrana celular de los organismos quimiosintéticos. Este gradiente es utilizado por las enzimas ATP sintasa para sintetizar adenosín trifosfato (ATP), que es la principal forma de energía utilizada por las células. 5. Fijación de carbono: Con la energía generada y el ATP producido, los organismos quimiosintéticos pueden utilizar dióxido de carbono (CO2) como fuente de carbono para sintetizar moléculas orgánicas, como carbohidratos, lípidos y proteínas, a través de procesos como el ciclo de Calvin en bacterias y arqueas fotosintéticas o el ciclo de Krebs en bacterias quimiosintéticas.
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
La quimiosíntesis puede influir en varios ciclos biogeoquímicos al proporcionar una vía para la incorporación de compuestos inorgánicos en la materia orgánica y la liberación de productos de desecho que pueden ser utilizados por otros organismos.
-Ciclo del carbono: La quimiosíntesis contribuye a la fijación de carbono inorgánico en compuestos orgánicos por parte de organismos autótrofos, que utilizan dióxido de carbono como fuente de carbono. Estos compuestos orgánicos son consumidos por otros organismos heterótrofos en la cadena alimentaria. Además, algunos organismos quimiosintéticos, como las bacterias metanogénicas, producen metano como producto de desecho durante la quimiosíntesis, lo que también contribuye al ciclo del carbono. - Ciclo del nitrógeno: En el ciclo del nitrógeno, la quimiosíntesis está involucrada en la oxidación y reducción de compuestos nitrogenados. Por ejemplo, bacterias nitrificantes oxidan amonio a nitrito y luego a nitrato, mientras que bacterias desnitrificantes reducen nitrato a nitrógeno gaseoso. Estos procesos son fundamentales para la disponibilidad de nitrógeno en el ecosistema y para la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos en los organismos. - Ciclo del azufre: En el ciclo del azufre, la quimiosíntesis está involucrada en la oxidación y reducción de compuestos de azufre. Por ejemplo, algunas bacterias sulfurosas oxidan sulfuro de hidrógeno a azufre elemental o sulfato, mientras que otras bacterias reducen sulfato a sulfuro de hidrógeno. Estos procesos son esenciales para la disponibilidad de azufre en el ambiente y para la síntesis de aminoácidos y coenzimas en los organismos. - Ciclo del hierro: En ambientes donde el hierro es abundante, la quimiosíntesis puede estar involucrada en la oxidación y reducción de compuestos de hierro. Por ejemplo, bacterias ferrobacterias oxidan hierro ferroso a hierro férrico, mientras que otras bacterias pueden reducir hierro férrico a hierro ferroso. Estos procesos son importantes para la disponibilidad de hierro en el ambiente y para la síntesis de proteínas y enzimas que requieren hierro como cofactor.
IMPORTANCIA
- Producción de biomasa: La quimiosíntesis permite la producción de materia orgánica en ambientes donde la fotosíntesis no es posible, como en el fondo de los océanos, en fuentes hidrotermales o en suelos ricos en minerales. Estos organismos quimiosintéticos forman la base de la cadena alimentaria en estos ecosistemas, proporcionando alimento y energía para otros organismos. - Ciclos biogeoquímicos: Los organismos quimiosintéticos participan activamente en los ciclos biogeoquímicos, como el ciclo del carbono, nitrógeno, azufre y hierro. Contribuyen a la transformación y reciclaje de nutrientes y elementos inorgánicos, manteniendo la disponibilidad de estos elementos para los organismos vivos en el ecosistema. - Soporte de la biodiversidad: Los ecosistemas donde ocurre la quimiosíntesis albergan una diversidad única de organismos adaptados a condiciones extremas. Estos organismos incluyen bacterias, arqueas, y otros microorganismos, así como formas de vida más complejas que dependen de ellos. La preservación de estos ecosistemas es crucial para mantener la biodiversidad global. - Impacto en el cambio climático: Al participar en los ciclos biogeoquímicos, los organismos quimiosintéticos pueden influir en la composición atmosférica y en el balance de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono y el metano. Su actividad puede afectar la captura y liberación de estos gases, lo que tiene implicaciones importantes para el cambio climático y la regulación del clima global. - Aplicaciones industriales y biotecnológicas: La quimiosíntesis y los organismos quimiosintéticos tienen aplicaciones en diversas industrias, como la biominería, la biotecnología ambiental, la producción de energía y la bioremediación. Por ejemplo, algunas bacterias quimiosintéticas se utilizan en la minería para extraer metales de minerales, o en la degradación de contaminantes ambientales.
BIBLIOGRAFÍA
wikipedia.es juntadeandalucia.es studysmarter.es
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