Quimiosíntesis

Anabolismo quimiosintético. Bacterias quimiosintéticas y las reacciones de oxidación de compuestos inorgánicos para formar materia orgánica.Temario de 2º de Bachillerato

1. Quimiosíntesis

2. 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

3. La quimiosíntesis es un tipo de nutrición autótrofa. Consiste en la obtención de materia orgánica a partir de inorgánica, utilizando como fuente de energía la liberada en reacciones químicas redox exergónicas o 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 como fuente de carbono el dióxido de carbono en un proceso similar al ciclo de Calvin de las plantas. Características generales Eduardo Gómez 3

4. Quimiosíntesis Tipos Bacterias del nitrógeno Bacterias del azufre Bacterias del hierro Bacterias del hidrógeno Eduardo Gómez 4

5. Los organismos quimiosintéticos presentan una serie de características comunes: Eduardo Gómez 5

6. 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 utilidad para plantas y animales en compuestos orgánicos a su disposición: la conservación de la biosfera depende de su metabólismo . Es la cima culminante de la evolución metabólica, “viven de aire, sales y agua y de una fuente inorgánica de Energía” Este tipo de nutrición autótrofa se da en grupos de bacterias que les permite independizarse del Sol como fuente universal de E. En los ecosistemas marinos, en las zonas afóticas el nivel de productores lo constituyen bacterias quimiosintéticas. Eduardo Gómez 6

7. Teniendo en cuenta que los primeros seres vivos fueron heterótrofos, podemos pensar que la quimiosíntesis surgió como una adaptación posterior de algunas bacterias a medios inorgánicos específicos. La quimiosíntesis se considera una forma metabólica evolucionada por dos razones: Constituye una forma muy eficaz de independencia del resto de los seres vivos, al depender de compuestos inorgánicos que se oxidan en una reacción específica. Son organismos independientes de la luz. Presentan una maquinaria bioquímica tan compleja como la de otras bacterias Quimiosíntesis: Una forma metabólica evolucionada Eduardo Gómez 7

8. Eduardo Gómez 8

9. 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. Fijación del CO 2 : Se produce la síntesis de materia orgánica por medio del ciclo de Calvin Compuesto reducido Compuesto oxidado Reacciones exergónicas NADH+H + ATP CO 2 y H 2 O Materia orgánica Ciclo de Calvin Fase I Fase II Fases de la Quimiosíntesis Eduardo Gómez 9

10. Presentes en suelos y aguas. 2 NH 4 + + 3 O 2  2 NO 2 - + 4H + + 2 H 2 O 2 NO 2 - + O 2  2 NO 3 - 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 Eduardo Gómez 10

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12. Bacterias y tiobacterias sulfurosas. Oxidan compuestos de azufre (S, H 2 S, S2O 3 2- ) hasta ácido sulfúrico, aumentando la acidez del suelo. Pueden vivir en solfataras (zonas de emanaciones volcánicas) H 2 S + 2 O 2  SO 4 2- + 2 H + S 2 O 3 2- + H 2 O  SO 4 2- + 2 H + Bacterias del azufre Eduardo Gómez 12

13. Bacterias que oxidan compuestos de hierro ferroso a férrico Abundantes en las aguas de minas. 4 Fe 2+ 4 H + + O 2  4 Fe 3+ + 2 H 2 O Bacterias del hierro Eduardo Gómez 13

14. 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 H 2 H2 + ½ O2   H2O 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 Eduardo Gómez 14

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16. Eduardo Gómez 16 Comparación del anabolismo fotosintético y quimiosintético

17. Otras rutas anabólicas

18. 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 Amoniaco Acido glutámico Resto de aminoácidos Reducción Incorporación de α - cetoglutárico Desaminaciones Transaminaciones

19. 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 un complejo enzimático-sintetasa. Los excedentes de ác . grasos se acumulan en forma de grasas, por esterificación. Anabolismo de los lípidos

20. 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 GLUCOSA gluconeogénesis Metabolitos del ciclo de Krebs Aminoácidos Ácido Láctico http://www.bionova.org.es/biocast/tema17.htm Animación gluconeogenesis

21. 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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