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

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
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4. Quimiosíntesis
Quimiosíntesis
Fuente de carbono CO2 ambiental
Nutrición autótrofa no fotosintética
La energía procede de reacciones de
oxidación de sustancias inorgánicas
Exclusiva de bacterias
Tipos
Bacterias del nitrógeno
Bacterias del azufre
Bacterias del hierro
Bacterias del hidrógeno
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5. Son procariotas autótrofas. Solamente algunas bacterias poseen metabolismo
quimiosintético.
Viven de una fuente inorgánica: agua, sales, O2, CO2 y compuestos inorgánicos de cuya
oxidación obtienen energía.
Obtienen la energía de una reacción química específica. Solamente crecen con
compuestos específicos de origen inorgánico, o producidos por la actividad de otros
organismos (descomposición, excreción).
Son aerobios. Utilizan el oxígeno como último aceptor de electrones.
Sintetizan materia orgánica por medio del ciclo de Calvin.
Los organismos quimiosintéticos presentan una serie de características comunes:
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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.
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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:
1. 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.
2. Presentan una maquinaria bioquímica tan compleja como la de otras
bacterias
Quimiosíntesis: Una forma metabólica evolucionada
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8. Eduardo Gómez 8

9. 1. 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.
2. Fijación del CO2 :
Se produce la síntesis de materia orgánica por medio del ciclo de
Calvin
Compuesto
reducido
Compuesto
oxidado
Reacciones
exergónicas
NADH+H+
ATP
CO2 y H2O
Materia
orgánica
Ciclo de
Calvin
Fase I
Fase II
Fases de la Quimiosíntesis
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10. Presentes en suelos y aguas.
2 NH4
+ + 3 O2 2 NO2
- + 4H+ + 2 H2O
2 NO2
- + O2 2 NO3
-
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
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11. Eduardo Gómez 11

12. • Bacterias y tiobacterias sulfurosas.
• Oxidan compuestos de azufre (S, H2S, S2O3
2-) hasta ácido
sulfúrico, aumentando la acidez del suelo.
• Pueden vivir en solfataras (zonas de emanaciones
volcánicas)
H2S + 2 O2 SO4
2- + 2 H+
S2O3
2- + H2O SO4
2- + 2 H+
Bacterias del azufre
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13. • Bacterias que oxidan compuestos de hierro ferroso a férrico
• Abundantes en las aguas de minas.
4 Fe 2+ 4 H+ + O2 4 Fe 3+ + 2 H2O
Bacterias del hierro
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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 H2
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
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15. Eduardo Gómez 15

16. Eduardo Gómez 16
Comparación del anabolismo fotosintético y quimiosintético

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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