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Metabolismo celular
Departamento de Biología-Geología
IES Universidad Laboral de Málaga
Metabolismo
Conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de las células y que conducen a la transformación de unas biomoléculas en otras con el fin de obtener materia y energía para llevar a cabo las tres funciones vitales (nutrición, relación y reproducción)
La materia se utiliza para crecer, desarrollarse o renovar la estructura propia de cada organismo.
La energía se almacena en los enlaces químicos de las sustancias de reserva energética o se transforma en distintos tipos de energía: mecánica (movimiento), calorífica (mantener la temperatura), eléctrica (impulsos nerviosos), luminosa (emitir luz),…
+ + +
Catabolismo (metabolismo destructivo): es la transformación de moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas, proporcionando a la célula precursores metabólicos, energía (se almacena en los enlaces fosfato del ATP) y poder reductor (NADP/NADPH). Fase degradativa del metabolismo.
Anabolismo (metabolismo constructivo): síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de otras biomoléculas más sencillas, para lo cual se necesita energía, proporcionada por los enlaces fosfato del ATP. Fase constructiva del metabolismo
CATABOLISMO ANABOLISMO
Son reacciones de degradación Son reacciones de síntesis
Son reacciones de oxidación Son reacciones de reducción
Desprenden energía Precisan energía
Es un conjunto de vías metabólicas convergentes: a partir de muchos sustratos diferentes se forman casi
siempre los mismos productos, principalmente dióxido de carbono,
ácido pirúvico y etanol
Es un conjunto de vías metabólicas divergentes: a partir de unos pocos sustratos se pueden formar muchos
productos diferentes
FUENTE DE CARBONO
FUENTES DE ENERGÍA
Luminosa Química
Materia orgánica
Fotoheterótrofos o fotoorganótrofos:
bacterias purpúreas no sulfúreas.
Quimioheterótrofos o quimioorganótrofos:
animales, protozoos, hongos y casi todas las bacterias.
Inorgánico (CO2)
Fotoautótrofos o fotolitótrofos: vegetales superiores, algas,
cianobacterias.
Quimioautótrofos o quimiolitótrofos:
bacterias nitrificantes, del azufre...
Tipos de metabolismo
Adenosín trifosfato (ATP)
Nucleótido que actúa en el metabolismo como molécula energética.
Almacena y cede energía gracias a sus dos enlaces éster-fosfóricos (cada uno es capaz de almacenar 7,3 Kcal/mol)
Se considera la moneda energética de la célula, pues almacena energía de uso inmediato.
Composición química: Base nitrogenada (adenina) Ribosa Tres moléculas de ácido fosfórico.
Proceso de desfosforilación:
ATP + H2O ADP + Pi + Energía (7,3 Kcal/mol) ADP + H2O AMP + Pi + Energía (7,3 Kcal/mol)
Fosforilación a nivel de sustrato
Gracias a la energía liberada de una biomolécula al romperse algunos de sus enlaces ricos en energía
• Glucolisis• Ciclo de Krebs• Fermentaciones
Reacción enzimática con ATP-sintetasa
Estas enzimas sintetizan ATP cuando el interior de las crestas mitocondriales y tilacoides de los cloroplastos es atravesado por un flujo de protones (H+)
• Cadena transporte de electrones en respiración celular y fotosíntesis
La síntesis de ATP (fosforilación) puede realizar de dos formas:
Energética de las reacciones químicas
Variación de energía libre (G ) G < 0 Reacción espontánea. Libera energía exergónica. G > 0 Reacción no espontánea. Requiere energía
endorgónicas. G = 0 El sistema está en equilibrio y no hay tendencia a que
se produzca la reacción.
Acoplamiento energético Los acoplamientos más comunes son con reacciones de fosforilación
y desfosforilación de ATP que es capaz de almacenar energía por periodos reducidos de tiempo (moneda energética).
Reacciones redox
CARACTERÍSTICAS DE LAS REACCIONES REDOX
REACCIONES DE OXIDACIÓN REACCIONES DE REDUCCIÓN
Eliminación de hidrógeno Adición de hidrógeno
Eliminación de electrones Adición de electrones
Liberación de energía Almacenamiento de energía
En las reacciones redox la transferencia de electrones suele hacerse en forma de átomo de hidrógeno (un electrón y un protón). Estos átomos de hidrógeno van acompañados de la gran cantidad de energía que estaba almacenada en los enlaces de los que formaban parte.
Los trasportadores suelen ser nucleótidos como:
NAD+ NADH NADP+ NADPH FAD+ FADH
Captan los átomos de hidrógeno liberados por las moléculas oxidadas y los transfieren a las moléculas aceptoras, que se reducen
Catabolismo
Es la transformación de moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas, proporcionando a la célula precursores metabólicos, energía (se almacena en los enlaces fosfato del ATP) y poder reductor (NADP/NADPH)
+ + +
Características del catabolismo
Reacciones de degradación Producción de energía Reacciones redox Liberación gradual de energía
Es posible por: Reacciones sucesivas: ocurren una después de otra. Cada una
catalizada por enzimas distintas Transporte de hidrógenos: los electrones viajan junto a protones
(átomos de hidrógeno), que pasan a una coenzima que actúa como transportador de hidrógenos.
NAD+ + 2 e- + 2H+ NADH + H+
Cadena transportadora de electrones: La coenzima NADH pasa sus electrones a una cadena transportadora de electrones y finalmente son transferidos a átomos de oxígeno (O) a los que se unen H+ libres y se forma agua (H2O). La energía que se libera al pasar los electrones a una posición inferior se utiliza para fosforilar el ADP y formar ATP (gracias al enzima ATP-sintetasa)
Respiración FermentaciónInterviene la cadena transportadora de electronesLos electrones procedentes de la materia orgánica inicial son transferidos a un aceptor final que es un compuesto inorgánico
No interviene la cadena transportadora de electronesImpide transferir los electrones de la materia orgánica inicial a un compuesto inorgánicoEl producto final siempre es un compuesto orgánicoRespiración
aeróbicaRespiración anaeróbica
El agente oxidante es el O2.
Al reducirse y aceptar electrones y protones forma H2O
El agente oxidante no es el O2, sino iones
como el ión nitrato que al reducirse forma el ión nitrito
Tipos de catabolismo
Glucosa GLUCÓLISIS Como resultado final se obtiene acetil CoA, que entran en el CICLO DE KREBS y en la CADENA RESPIRATORIA para obtener: CO2, H2O y ATP
Ácidos grasos -OXIDACIÓN
Proteínas y ácidos nucleicos se descomponen y dan lugar a distintos intermediarios que realizan otras funciones, rara vez se utilizan como combustibles
Procesos de degradación
Glucólisis
Cadena respiratoria
RUTA METABÓLICA
LOCALIZACIÓN
Célula procariota Célula eucariota
Glucólisis citosol citosol
-oxidación citosol Matriz mitocondrial
Ciclo de Krebs citosol Matriz mitocondrial
Cadena respiratoria Membrana plasmática Membrana de crestas mitocondriales (MMI)
Glucólisis
Tiene lugar en el citoplasma celular Consiste en una serie reacciones, cada
una catalizada por una enzima determinada, que permite transformar una molécula de glucosa en dos moléculas de ácido pirúvico
Fosforilación a nivel de sustrato
Glucólisis Primera fase o fase de consumo
de energía: Se consumen 2 ATP Se forman dos gliceraldehído-3-
fosfato
Segunda fase o fase de producción de energía:
Por cada gliceraldehído-3-fosfato se forman:
2 ATP 1 ácido pirúvico 1 NADH
Balance global de la glucólisis : 2 ácido pirúvico 2ATP 2 NADH
La glucólisis se produce en la mayoría de las células vivas, tanto en procariotas como en las eucariotas
Balance energético de la glucólisis
Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD+
2 Ácido pirúvico + 2ATP +
2 NADH + 2 H+ + 2 H2O
Etapas claves en la glucólisis
Punto crucial de la glucólisis: si el NADH producido no vuelve a oxidarse, la ruta se detendrá. Su oxidación depende de la disponibilidad de oxígeno:
En condiciones aerobias: el NADH pasa a la cadena transportadora de electrones y allí se producirá H2O y se regenerará el NAD+ que se reutilizará en la glucólisis. El ácido pirúvico pasará al ciclo de Krebs previa transformación en acetil CoA. (respiración celular)
En condiciones anaerobias: (bacterias o eucariotas en anoxia). El NADH se oxida mediante la reducción del ácido pirúvico por procesos llamados fermentaciones
Respiración de los glúcidos Ocurre en procesos
consecutivos e interrelacionados:
Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico
Ciclo de Krebs
Cadena respiratoria Transporte de electrones Quimiósmosis Fosforilación oxidativa
1
2
3
1
2
3
Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico El ácido pirúvico llega a la matriz
mitocondrial El complejo multienzimático
piruvato-deshidrogenasa lo transforma en Acetil-CoA
Se pierde un grupo carboxilo (descarboxilación) que sale en forma de CO2 y dos hidrógenos (deshidrogenación) que son aceptados por un NAD+ que pasa a NADH + H+
Por cada molécula de glucosa:Por cada molécula de glucosa:2 Ácido pirúvico + 2 CoA + 2 NAD+ 2 Acetil-CoA + 2 CO2 + 2 NADH + 2H+
Ciclo de Krebs (ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico)
El Acetil-CoA se incorpora al ciclo de Krebs transfiriendo su grupo acetilo al ácido oxalacético, que al aceptarlo forma un ácido cítrico.
Se producen una serie de transformaciones en las que se degrada completamente el grupo acetilo en dos moléculas de CO2 y el ácido oxalacético se recupera para volver a formar parte del ciclo.
Por cada molécula de glucosa se necesitan dos vueltas del ciclo de Krebs.
Los electrones de alta energía obtenidos en las sucesivas oxidaciones se utilizan para formar NADH Y FADH2, que luego entrarán en la cadena transportadora de electrones
Por vuelta se produce: Por molécula de glucosa (2 vueltas):
- 1 GTP (equivale a un ATP)- 3 NADH - FADH2
- 2 GTP- 6 NADH- 2 FADH2
BALANCE ENERGÉTICO
Cadena respiratoria
1. Transporte de electrones
2. Quimiósmosis
3. Fosforilación oxidativa
1. Transporte de electronesLos electrones y protones almacenados en el NADH y el FADH2 pasan por una serie de
transportadores La disposición de los transportadores permite que los electrones "salten" de unos a otros de
forma espontánea, hasta llegar al último aceptor: el O2, que uniéndose con los H+ del medio forma agua
seis grandes complejos enzimáticos cuyo conjunto recibe el
nombre de cadena respiratoria
membrana interna de las mitocondrias
Se reducen y oxidan
2. Quimiósmosis La energía perdida por
los electrones se utiliza en tres puntos concretos de la cadena, para bombear protones al espacio intermembranoso.
Cuando su concentración es muy elevada vuelven a la matriz mitocondrial a través de unos canales internos con ATP-sintetasa. 3. Fosforilación oxidativa
Cuando los protones fluyen por el canal interior de las ATP-sintetasas producen la unión de un ADP y un grupo fosfato generando así un ATP.
BALANCE ENERGÉTICO
GLOBAL La oxidación en la cadena
respiratoria de una molécula de: 1NADH 3 ATP 1FADH2 2 ATP
PROCESO CITOPLASMA MATRIZ MITOCONDRIAL
TRANSPORTE ELECTRÓNICO
TOTAL
GLUCOLISIS 2 ATP2 NADH 2 x (3 ATP)
2 ATP*6 ATP**
RESPIRA-CIÓN
Ácido pirúvico a acetil- CoA
2 x (1 NADH) 2 x (3 ATP) 6 ATP**
Ciclo de krebs 2 x (1 ATP)2 x (3 NADH)2 x (1 FADH2)
6 x (3 ATP)2 x (2 ATP)
2 ATP*18 ATP**4 ATP**
Balance energético global por cada molécula de glucosa 38 ATP
Fermentaciones Degradación anaeróbica de la glucosa en el que el
aceptor final de electrones es una molécula orgánica.
Se produce en el citosol
Características: Proceso anaerobio El aceptor final es un compuesto orgánico, susceptible de
seguir oxidándose (Por ello son poco rentables energéticamente hablando). Este producto final es el que caracteriza la fermentación y le da nombre.
La síntesis de ATP ocurre a nivel de sustrato. No intervienen las ATP-sintetasas. Sólo produce 2 ATP.
Las fermentaciones más importantes ocurren en el mundo de los microorganismos aunque en organismos pluricelulares también se pueden dar, siempre en condiciones de anaerobiosis.
Fermentación alcohólica Transformación de una molécula de glucosa en dos de etanol (alcohol
etílico) y dos de CO2
El proceso de degradación de la glucosa es común hasta la obtención de ácido pirúvico (glucólisis), pero a partir de aquí, éste se descarboxila pasando a acetaldehído que posteriormente se reduce a etanol.
La reacción global es la siguiente:
Glucosa + 2Pi + 2 ADP 2 Etanol + 2 CO2 + 2 ATP
También se producen otras sustancias orgánicas denominadas productos secundarios (glicerina o ácido acético)
Vinculada a vegetales, hongos y bacterias, porque la enzima fundamental del proceso, la piruvato descarboxilasa, sólo parece encontrarse en estos organismos. Entre las levaduras Saccharomyces cerevisiae es la más conocida y se utiliza industrialmente en la fabricación de bebidas alcohólicas
Fermentación láctica
Transformación de una molécula de glucosa en dos de ácido láctico
Los microorganismos que pueden llevarla a cabo son bacterias del género Lactobacillus y Streptococcus principalmente, obteniéndose de ella productos derivados de la leche como el queso y el yogurt.
También se puede producir en las células musculares, cuando hay falta de oxígeno.
Respiración aerobia de los ácidos grasos
Los ácidos grasos almacenan una gran cantidad de energía química en sus enlaces (son moléculas muy reducidas)
Esta energía se libera mediante un proceso de respiración aerobia que se inicia con su activación y continúa con la β-oxidación, que convierte a los ácidos grasos en moléculas de acetil-CoA.
Ácido graso acetil-CoA
A partir de aquí el proceso oxidativo continúa mediante etapas similares a la respiración aerobia de la glucosa: ciclo de Krebs, cadena respiratoria y fosforilación oxidativa.
β-oxidación
Anabolismo (metabolismo constructivo)
Síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de otras biomoléculas más sencillas, para lo cual se necesita energía, proporcionada por los enlaces fosfato del ATP
Anabolismo autótrofo
Anabolismo fotosintético o fotosíntesis
Paso de moléculas inorgánicas a orgánicas sencillas utilizando la energía luminosa
Anabolismo quimiosintético o quimiosíntesis
Paso de moléculas inorgánicas a orgánicas sencillas utilizando la energía procedente de reacciones de oxidación de compuestos inorgánicos
Anabolismo heterótrofo
Es la transformación de moléculas orgánicas sencillas en otras de mayor complejidad, como almidón, grasas, proteínas,…
+ + +
La fotosíntesis
Proceso complejo, mediante el cual los seres vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos, captan energía luminosa procedente del sol y la transforman en energía química (ATP) y en compuestos reductores (NADPH), y con ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgánicos reducidos (glucosa y otros), liberando oxígeno:
6 CO2 + 12 H2O + Energía luminosa GLUCOSA + 6 O2 + 6 H2O
La energía captada en la fotosíntesis y el poder reductor adquirido en el proceso, hacen posible la reducción y la asimilación de los bioelementos necesarios, como nitrógeno y azufre, además de carbono, para formar materia viva.
Cuando absorben luz, pasan a un estado excitado: cambio en la distribución de los electrones tras recibir energía
Cuando esa molécula vuelve a su nivel inicial libera energía
La radiación luminosa: cuantos o fotones
Elementos de la fotosíntesis Pigmentos: sustancias capaces de absorber luz. Se encuentran en las
membranas de los tilacoides. La parte de la molécula encargada de absorber luz se llama cromóforo y
absorbe sólo en una determinada longitud de onda (). Entre los pigmentos más importantes se encuentran:
La clorofila: a, b, y bacterioclorofila La xantofila Los carotenoides
Los fotosistemas: formado por la unión de moléculas de clorofila
Constituido por dos partes: Centro de reacción constituido por una molécula de clorofila capaz de excitarse y
transferir electrones a un aceptor La antena, transfiere la energía que captan al centro de reacción.
Existen dos tipos de fotosistemas: Fotosistema I (PSI) o P700: punto de máxima absorción en 700nm de longitud
de onda. Fotosistema II (PSII) o P680: punto de máxima absorción en 680nm de longitud
de onda.
Etapas de la fotosíntesis Lugar donde ocurre
Hechos que ocurren
Sustratos que
intervienen
Productos que se
obtienen
Fase luminosa (fotoquímica o dependiente de la luz)
En la membrana
del tilacoide
Se capta la energía luminosa y se genera ATP y nucleótidos
reducidos (NADPH + H+)
H2O
ADPP
NADP+
O2
ATPNADPH
Fase oscura (ciclo de Calvin-Benson o independiente de la luz)
En el estroma de
los cloroplastos
Se emplea el ATP y los nucleótidos reducidos que se han obtenido en la fase luminosa para sintetizar moléculas
orgánicas
CO2
Ribulosa (pentosa)
ATPNADPH
CnH2nOn
ADPNADP+
Fase luminosa de la fotosíntesis Captación de luz por los
fotosistemas
Fotólisis del agua: ruptura de una molécula de agua gracias a la energía procedente de la luz
Transporte electrónico
Síntesis de poder reductor NADPH
Síntesis de ATP o fotofosforilación
La luz es recibida en el FSII (clorofila P680): se oxida al liberar un electrón que asciende a un nivel superior de energía
El electrón va pasando a lo largo de una cadena transportadora de electrones y llega hasta el FSI.
En el descenso va liberando la energía que tenía en exceso Se utiliza para bombear H+ hasta el interior de los tilacoides Los H+ vuelven al estroma a través de la ATP-sintetasa y se
originan moléculas de ATP.
El fotosistema II se reduce al recibir electrones procedentes de la fotólisis del H2O .De este modo se puede mantener un flujo continuo de electrones desde el agua hacia el fotosistema II y de éste al fotosistema I.
La luz es recibida en el FSI (clorofila P700): algún electrón adquiere un nivel energético superior y abandona la molécula
Es recogido por otro aceptor de electrones y pasa por una nueva cadena de transporte hasta llegar a una molécula de NADP+ que es reducida a NADPH.
Los dos fotosistemas pueden actuar conjuntamente o por separado:
Fotofosforilación acíclica: proceso conocido como esquema en Z, en él intervienen los dos fotosistemas y se obtiene: ATP NADPH Oxígeno
Fotofosforilación cíclica: cuando sólo actúa el FSI, en él se obtiene únicamente ATP, por lo que no se obtiene NADPH ni se libera oxígeno.
Muchos organismos procariotes solamente tienen el fotosistema I (más primitivo desde el punto de vista evolutivo)
Existen dos tipos de fotosíntesis:
La fotosíntesis anoxigénica o bacteriana en la que no se produce oxígeno
La fotosíntesis oxigénica o vegetal, en la que se desprende oxígeno y que es la más habitual
Fotofosforilación: flujo de electrones que proceden de los fotosistemas al excitarse por la acción de la luz y son conducidos a través de los diferentes aceptores hasta el NADP+, a la vez que hay un gradiente de protones cuya energía es utilizada para la síntesis de ATP
Fase oscura de la fotosíntesis
Procesos que ocurren:
Fijación del carbono a partir del CO2 con gasto de ATP y NADPH
Síntesis de compuestos orgánicos
Ciclo de Calvin (ruta metabólica cíclica). Las moléculas de NADPH y ATP formados en la etapa anterior se usan para reducir moléculas de CO2 y sintetizar glúcidos, aminoácidos y otras sustancias.
Rubisco (ribulosa 1-5-difosfato-carboxilasa-oxidasa), puede actuar como carboxilasa o como oxidasa, según la concentración de CO2.
Carboxilasa: fija el CO2, junto a otra serie de enzimas Oxidasa: Si la concentración de CO2 es baja, en una
reacción en la que se consume O2 y desprende CO2. Al proceso se le conoce como fotorrespiración. Limita la eficacia de la fotosíntesis, pues el CO2 y el O2 compiten entre sí.
La fotorrespiración no debe confundirse con la respiración mitocondrial, la energía se pierde y no se produce ni ATP ni NADPH.
Balance de la síntesis de compuestos de carbono
Por cada CO2 que se incorpora al ciclo de Calvin, se requieren 2 moléculas de NADPH y 3 de ATP;
Para una glucosa (6 átomos de carbono) son necesarios 12 NADPH y 18 ATP.
Para conseguir 12 moléculas de ATP se hidrolizan 12 moléculas de agua.
Por cada molécula de agua hidrolizada se introducen 4 protones en el tilacoides, lo que hace un total de 48 protones.
Por cada 3 protones que sale por la ATP-sintetasa se produce un ATP
Por tanto, en total se producen 16 moléculas de ATP. Como se necesitan 18 para sintetizar una molécula de glucosa, los 2 ATP que faltan se deben producir mediante la fase luminosa cíclica
Fotosíntesis y evolución
Las primeras células: atmósfera sin oxígeno libre (sin capa de ozono). Éstos organismos obtenían la energía de procesos anaerobios, probablemente glucólisis y fermentación
Los organismos fotosintéticos fueron evolucionando lentamente consumiendo la abundancia de CO2 presente en la atmósfera en esos momentos y expulsando oxígeno como producto residual.
Se pasó de un metabolismo anaerobio a uno predominantemente aerobio con lo cual, la atmósfera cada vez se enriquecería más en O2, hasta el punto de poderse formar una capa de ozono, que favoreció aún más la evolución de los seres vivos protegiéndolos de los rayos ultravioleta.
Así pues existió una interacción constante entre la atmósfera y los primitivos seres vivos que propició la evolución interdependiente de ambos, que continúa en la actualidad.
Importancia biológica de la fotosíntesisSeguramente el proceso bioquímico más importante de la Biosfera:
Se sintetiza materia orgánica a partir inorgánica. Transferencia de unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas.
Se produce la transformación de la energía luminosa en energía química
Se libera oxígeno, que será utilizado en la respiración aerobia
Disminuye el dióxido de carbono (gas invernadero)
Causante del cambio producido en la atmósfera primitiva
Responsable de la energía almacenada en combustibles fósiles
Sin ella no sería posible el equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos
Conclusión: la biodiversidad existente en la Tierra depende principalmente de la fotosíntesis.
Factores que influyen en la fotosíntesis
Concentración de CO2 El rendimiento aumenta en relación directa con la concentración
de CO2 hasta llegar a un valor en el que se estabiliza.
Factores que influyen en la fotosíntesis Temperatura
Cada especie está adaptada a vivir en un intervalo de temperatura. Dentro de él, la eficacia del proceso aumenta con la temperatura, hasta llegar a una temperatura en la que se inicia la desnaturalización de los enzimas, y el rendimiento disminuye
Factores que influyen en la fotosíntesis Intensidad luminosa
Cada especie está adaptada a vivir en un intervalo de intensidad de luz. Dentro de él, a mayor intensidad luminosa, mayor es el rendimiento, hasta superar ciertos límites, en los que se produce la fotooxidación irreversible de los pigmentos fotosintéticos.
Factores que influyen en la fotosíntesis
Concentración de O2 Cuando aumenta la concentración de O2 disminuye el rendimiento,
pues se produce la fotorrespiración. En estas condiciones la rubisco cataliza la oxidación de la ribulosa
1-5-difosfato. En este proceso se libera CO2 y se consume ATP.
Escasez de agua Disminuye el rendimiento pues provoca que se cierre los estomas
para evitar la transpiración, lo que dificulta la entrada de CO2 y aumenta la concentración de O2 interno, lo que hace que aumente la fotorrespiración.
Quimiosíntesis
Síntesis de materia a partir de sustancias inorgánicas utilizando como fuente de energía la energía química de enlace de otras sustancias inorgánicas
Los organismos que tienen este tipo de nutrición pueden asimilar el CO2 del medio como fuente de carbono, con lo cual, se convierten en los únicos seres vivos capaces de vivir en ambientes carentes de materia orgánica y de luz.
Tipos de quimiosíntesis
Bacterias quimiosintéticas del nitrógeno
Bacterias quimiosintéticas del azufre Bacterias quimiosintéticas del hierro
Bacterias quimiosintéticas del nitrógeno
Se distribuyen ampliamente por suelos y aguas. Dos tipos que se complementan y conjuntamente contribuyen a cerrar el ciclo del nitrógeno, por lo que comparten el mismo hábitat:
B. Nitrosificantes: La fuente de energía necesaria para la fijación de carbono proviene de la oxidación del amonio a nitrito:
2 NH4+ + 3 O2 2 NO2- + 2 H2O+ Energía
B. Nitrificantes: Su fuente de energía proviene de la oxidación del nitrito a nitrato:
2 NO2 - + O2 2 NO3- + Energía
Contribuyen a que los suelos sean ricos en nitratos, compuesto que las plantas pueden asimilar
Bacterias quimiosintéticas del azufre
Bacterias sulfurosas o tiobacterias, dependiendo del sustrato que utilicen.
Las sulfurosas pueden utilizar azufre elemental (S) o sulfuro de hidrógeno (H2S)
S2- +2 O2 SO4
2- + Energía
Las tiobacterias utilizan el tiosulfato (S2O3 2-)
S2O3 2- +H2O+ 2O2 SO42-+2H++Energía
Como el producto de la oxidación es el ácido sulfúrico, la acción de estas bacterias acidifica los suelos, lo cual es utilizado por el hombre para diversos fines
Bacterias quimiosintéticas del hierro
También llamadas ferrobacterias, utilizan como fuente de energía la oxidación del ión ferroso a férrico:
2Fe2+ + ½ O2 + 2H+ 2Fe3+ + H2O + Energía
Bacterias quimiosintéticas del hidrógeno Utilizan la energía desprendida de la oxidación del H2.
6H2 + 2 O2 + CO2 [CH2O] + 5 H2O + Energía
Muchos de los compuestos reducidos que utilizan las bacterias son sustancias procedentes de la descomposición de la materia orgánica. Al
oxidarlas la transforman en sustancia minerales que pueden ser absorbidas por las plantas. Estas bacterias cierran, por tanto, los ciclos biogeoquímicos,
posibilitando la vida en el planeta.
