BACTERIAS QUIMIOLITOTROFAS, Apuntes de Biología

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3) Quimiolitotrofía

(Quimioautotrofía)

Minas de

Río Tinto

Proyecto MARTE

Energía a partir de

la oxidación de

donadores de

electrones

inorgánicos

QUIMIOLITOTROFÍA

FUENTE DE CARBONO CO 2

asimilación del carbono :

Ciclo de Calvin o TCA inverso

SÍNTESIS DE ATP

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

(si el potencial de reducción es suficientemente bajo)

TRANSPORTE INVERSO DE E-

ACEPTOR ELECTRÓNICO:

OXÍGENO MOLECULAR (Bacteria)

NO OXÍGENO (Algunas Arqueas)

ENERGÉTICA DE LA QUIMIOLITOTROFÍA

ENERGÍA LIBRE DEL FOSFATO EN ATP -31,8KJ/mol

DONADOR ELECTRÓNICO

COMPUESTO INORGÁNICO REDUCIDO

 OXIDADORES DE HIDRÓGENO H

 SULFOOXIDANTES S 2- , S , SO3 2-

 FERROOXIDANTES Fe 2+

 NITRIFICANTES NH 3 , NO 2 -

OXIDACIÓN DEL AZUFRE

*Bacterias incoloras del azufre

Sulfuro de hidrógeno (H2S), azufre (S), tiosulfato (S2O3), sulfato

Beggiatoa, Thiothrix

utilizado por la célula

CONCEPTO DE QUIMILIOTOTROFIA (en bact. Nitrificantes)

“Este proceso contradice la doctrina fundamental de que no puede haber síntesis de materia orgánica si no es a través de las plantas con clorofila

por acción de la luz” Winogradsky (1949).

Producto: H+ acidificación del medio y formación de sulfúrico

Figure 13.22a

sulfide sulfur thiosulfate sulfite sulfate

Electron transport

APS reductase

Electron transport

Substrate-level phosphorylation

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Reserva en la bact

SULFITO

SULFURO

SULFATO

6e-

Sulfite oxidase

Adenosine phosphosulfate (APS)

Fosforilación a nivel de sustrato

Sox sistema de la oxidasa Paracoccus sp

BACTERIAS OXIDADORAS DE AZUFRE

SULFOOXIDANTES

Thiobacillus thioxidans

FLUJO INVERSO DE E-

Algunas anaeróbicas usan nitrato como aceptor de e-: Thiobacillus denitrificans

OXIDADORAS DEL

HIERRO

OXIDACIÓN AERÓBICA

2Fe^2 + + 1/2O 2 +2H 2Fe^3 + +H 2 O

El hierro férrico obtenido forma Fe(OH) 3 insoluble que precipita: barro amarillo

Bacterias acidófilas extremas:

A pH neutro el ion ferroso se oxida no biológicamente: estable en condiciones anóxicas

A pH ácido no se oxida espontáneamente pero sí lo hace la bacteria (suelos de turberas de zonas frias)

Escorrentías de las minas de carbón y oxidación de minerales. Oxida grandes cantidades de Fe para producir poco material celular

Figure 13.

Out

In

(pH 2)

(pH 6)

Outer membrane cyt c

Rusticyanin con Cu

Cell material

Reverse e^ flow

El potencial del Fe2+/Fe3+ es tan alto que la cadena es corta y se produce poco ATP

OXIDANTES DEL HIDRÓGENO

-H2 es frecuente producto del metabolismo microbiano

-Especies anaerobias de Arqueas y Bacterias son

frecuentes

-Especies aeróbicas:

6H 2 + 2O 2 + CO 2 (CH 2 O) + 5H 2 O

-Enzima hidrogenasa que puede ser doble: soluble y unida a

membrana

-Son quimiolitotrofos facultativos pq pueden ser

quimiorganotrofos. El resto (del S o del N) son estrictos.

Si hay carbono orgánico se reprime la Hgasa

-Sensibles al Niquel pq unido a la Hgasa

-Son microaerófilos (5-10%) pq Hgasas sensibles al O2:

prosperan en la interfase anóxica/óxica gracias al H

procedente del metabolismo fermentativo

Ralstonia, Pseudomonas , Alcaligenes

Figure 13.

Membrane-integrated hydrogenase

Cytoplasmic hydrogenase Cell material

Out

In

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Fig. 20-

Oxidation of hydroxylamine (^) Periplasm

Oxidation of ammonia

Cytoplasm

Reduction of oxygen

BACTERIAS

NITRIFICANTES

OXIDADORAS

DE

AMONIACO

Nitrosomonas

AMONIACO

NITRITO

BACTERIAS NITRIFICANTES OXIDADORAS DE NITRITO

Nitrobacter

NITRITO

NITRATO

FIJACIÓN DE CO2: La mayoría tb crecen quimiorganotroficamente con glucosa pq hay flujo inverso de e-