Litótrofo
Els litótrofos són un grup divers d'organismes que utilisen substrats inorgànics (per lo general d'orige mineral) en la finalitat d'obtindre reductors d'igual equivalència per al seu us en la biosíntesis (per eixemple, en la fixació de diòxit de carbono) o conservació d'energia (és dir, la producció de ATP) a través de la respiració aeròbica o anaeròbica.[1] Els quimiolitótrofos coneguts són exclusivament microbis; no es coneix macrofauna que posseïxca la capacitat d'utilisar composts inorgànics com a fonts d'energia. La macrofauna i els litótrofos poden formar relacions simbiòtiques, que en el cas dels litótrofos es denomina simbiosis procariota. Un eixemple d'açò són les bactèries quimiolitotróficas en cucs o els plastidios tubulars jagants, que són orgànuls dins de les cèlules vegetals que poden haver evolucionat a partir d'organismes cianobacteriales del tipo fotolitotrófico. Els litótrofos pertanyen ya siga al domini Bactèria o al domini Archaea. El terme litótrofos s'ha creat a partir dels térmens grecs λίθος lithos = roca/pedra i τροφή trophos, que s'alimenta/consumidor, que significa "menjadors de roca".[2] Molts litoautótrofos són extremófilos, pero no és universalment aixina.
A diferència d'un litótrofo, un organótrofo és un organisme que obté els seus agents reductors a partir del catabolisme de composts orgànics.
Bioquímica
[editar | editar còdic]Els litótrofos consumixen composts reduïts (rics en electrons).
Quimiolitótrofos
[editar | editar còdic]Un quimiolitótrofo (cridat aixina pel procés de quimiolitotrofía) és capaç d'utilisar composts inorgànics reductors com a font d'energia. Este procés es conseguix a través de l'oxidació i la síntesis de ATP. La majoria dels quimiolitótrofos coneguts són capaços de fixar el diòxit de carbono (CO2) a través del cicle de Calvin, una reacció metabòlica en la que entra com a carbono en forma de CO2 i la convertix en glucosa.[3] Per a alguns substrats, les cèlules deuen sacrificar grans cantitats de composts inorgànics per a assegurar a penes una chicoteta cantitat d'energia. Açò fa que el seu metabolisme siga ineficiente en molts llocs i els impedix prosperar.[4] Este grup d'organismes inclou oxidants de sofre, bactèries nitrificantes, oxidants de ferro, i oxidants d'hidrogen.
El terme quimiolitotrofía es referix a l'adquisició d'energia d'una cèlula a partir de l'oxidació de composts inorgànics, també coneguts com a donants d'electrons. Es creu que esta forma de metabolisme només ocorre en cèlules procariota i va ser caracterisada per primera volta pel microbiólogo rus Serguéi Vinogradski.[2]
Hàbitat de quimiolitótrofos
[editar | editar còdic]La supervivència d'estes bactèries depén de les condiciones fisicoquímica de l'ambient. Encara que siguen sensibles a certs factors com la calitat del substrat inorgànic, són capaços de proliferar en algunes de les condicions més inhòspites del món , com viure en temperatures dalt dels 110 graus Celsius i avall de pH 2.[5] El requeriment més important per a les quimiolitótrofas és una diversa font de composts inorgànics. Estos composts són crucials per als quimiolitótrofos perque els proveïx l'energia/electrons necessaris per a poder fixar el CO2 i produir l'energia que necessiten per a viure. Com la quimiosíntesis pot fer-se en absència de llum, estos organismes es troben majoritàriament al voltant de fonts hidrotermales i atres llocs rics en substrats inorgànics.
L'energia obtinguda de l'oxidació inorgànica vària depenent del substrat i la reacció. Per eixemple, l'oxidació de sulfur d'hidrogen a sofre elemental produïx menys energia (50.1 kcal/mol or 210.4 kJ/mol) que l'oxidació de sofre elemental a sulfat (149.8 kcal/mol or 629.2 kJ/mol).[6] La majoria de litótrofos fixen el diòxit de carbono a travel del cicle de Calvin,[4] un procés energèticament costós. Alguns substrats, com a ferro ferroso, la cèlula deu usar grans cantitats de substrat inorgànic per a assegurar solament una chicoteta cantitat d'energia. Açò fa que el seu metabolisme siga ineficiente en molts llocs i els impedix prosperar.[4]
Generalitats dels processos metabòlics
[editar | editar còdic]Existix una gran varietat de substrats inorgànics que estos microorganismes poden usar per a produir energia. El sulfur és un d'ells, que pot ser utilisat en diferents formes reduïdes depenent en l'específic procés bioquímic que els litótrofos usen.[7] Els quimilitótrofos més estudiats i millor documentats són els aerobicos, açò vol dir que requerixen de l'oxigen per als seus processos metabòlics. L'alta electronegatividad de l'oxigen junt en les seues grans cantitats d'energia guanyada, ho fa ideal com un acceptor d'electrons final.[8] La llista d'estos microorganismes anaeròbics seguix en aument. Una part essencial del seu procés metabòlic és el sistema de transport d'electrons similar al que utilisen els quimiorganótrofos. La diferència principal entre estos dos microorganismes és que els quimiolitotrofos proveïxen electrons directament a la cadena de transport d'electrons, mentres que els quimiorganotrofos deuen generar el seu propi poder celular reductivo per mig de l'oxidació de composts orgànics. Els quimiolitotrofos conseguixen açò directament de la reducció de substrats inorgànics o per una reacció inversa de transport d'electrons. Certes bactèries quimiolitotrofas especialisades utilisen derivats del sistema Sox el qual és una ruta específica de l'oxidació del sulfur. Esta antiga i única ruta demostra el poder evolutiu que els quimiolitotrofos han desenrollat. Gràcia a açò són capaces d'usar substrats inorgànics, com el sulfur.
En quimiolitotrofos, els seus components-els donadores d'electrons- són oxidados en la cèlula, i els electrons són canalisats en les cadenes de respiració, com a producte final produint ATP. L'acceptor d'electrons pot ser l'oxigen (en bactèria aerobias), pero existixen atres aceptores d'electrons orgànics i inorgànics, que són usats per vàries espècies.
Les bactèries aeròbiques com la fijadora de nitrogen, Nitrobacter, utilisa oxigen per a oxidar el nitrit a nitrat.[8] Alguns litótrofos produïxen composts orgànics a partir del diòxit de carbono en un procés cridat quimiosíntesis, tal com les plantes ho fan en fotosíntesis. Les plantes utilisen llum solar per a poder fer la fixació del diòxit de carbono, açò degut a que l'aigua i el diòxit de carbono són baixos en energia. Pel contrari els composts hidrogenados utilisats en la quimiosíntesis són d'alta energia, per això este procés pot succeir en absència de llum solar (ej. font hidrotermal). Els ecosistemes establits en i al voltant de fonts hidrotermales, per l'abundància de substàncies inorgàniques com l'hidrogen, són constantment suministrats via magma del subsol marí.[9] Atres litótrofos són capaços d'utilisar directament substàncies com: ferro, sulfur d'hidrogen, sofre elemental o tiosulfato.[10]
Fotolitótrofos
[editar | editar còdic]Els fotolitótrofos obtenen la seua energia de la llum solar i per això usa donadores d'electrons inorgànics únicament per a poder generar les reaccions sintètiques (ej. fixació del diòxit de carbono en litoautótrofos).
Les bactèria litotróficas no poden usar, per supost, la seua energia de fonts inorgàniques com a font de carbono per a la síntesis de les seues cèlules. Estos elegixen 1 de 3 opcions:
- Litoheterótrofos no tenen la possibilitat per a fixar el diòxit de carbono i deu consumir composts orgànics adicionals per a poder trencar-los i usar-los com el seu carbono. Solament unes quantes bactèries són heterolitotróficas.
- Litoautótrofos són capaços d'usar el diòxit de carbono com la seua font de carbono, de la mateixa forma en que ho fan les plantes.
- Mixótrofas prenen i usen el seu material orgànic per a complementar la seua font de fixació del diòxit de carbono ( combinació entre autótrofía i heterotrofía). Molts litótrofos són reconeguts com mixótrofas pel seu metabolisme de carbono.
En adició a esta divisió, els litógrafos diferixen en la seua font d'energia inicial que inicia en la producció de ATP:
- Quimiolitótrofas usen els composts inorgànics mencionats anteriorment per respiració aeròbica i anaeròbica. L'energia produïda per l'oxidació d'estos composts és suficient per a la producció de ATP. Alguns dels electrons derivats dels donadores inorgànics també són canalisats en la biosíntesis. La major part d'energia adicional és usada per a transformar estos reductors equivalents a les formes i potències reductores necessàries (NADH o NADPH), que ocorren per reaccions inverses de transferència d'electrons.
- Els fotolitótrofos usen la llum com a font d'energia. Estes bactèries són fotosintéticas; les bactèries fotolitotroficas són trobades en les bactèries morades (ej. Chromatiaceae), bactèria verda (Chlorobiaceae i Chloroflexi) i Cianobacteria. Les bactèries morades i verts oxidan sofre, sulfur, sulfat ferro o hidrogen. L'extracte de cianobacteria reduïx equivalents de l'aigua, ej. oxida aigua per a convertir-la en oxigen. Els electrons obtinguts dels donants no són usats per a la producció de ATP, són usats per a reaccions biosintéticas. Alguns fotolitótrofos tenen l'habilitat de canviar el seu metabolisme en l'obscuritat a quimilitotróficos.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ (2000) Lithotroph, Weber State University, p. 1-2.
- ↑ 2,0 2,1 (2007) Biologia, 7ma. edició, Editorial Meja Panamericana.
- ↑ (2009) Biology of the Prokaryotes, John Wiley & Sons, p. 242.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 (2009) Biology of the Prokaryotes, Wiley-Blackwell, p. 242. ISBN 978-1-4443-1330-7.
- ↑ Kuenen,G, Biology of the Prokaryotes (2009). «"Oxidation of Inorganic Compounds by Chemolithotrofs"», In Lengeler, J.;Drews, G.; Schlegel, H. (ed.). "Oxidation of Inorganic Compounds by Chemolithotrofs" (en Anglés), John Wiley & Sons, p. 243. ISBN 9781444313307.
- ↑ Ogunseitan,Oladele (2008). «Form and Function in Prokaryotes», Microbial Diversity (en Anglés), John Wiley & Sons, p. 169. ISBN 9781405144483.
- ↑ Biochemistry and molecular biology of lithotrophic sulfur oxidation by taxonomically and ecologically diverse bactèria and archaea.doi:10.1111/j.1574-6976.2009.00187.x.Consultat el 26 d'octubre de 2019.
- ↑ 8,0 8,1 Paustian. «Roc Eaters», Lecturer University of Wisconsin- Madison (ed.). Lithotrophic Bactèria (en Anglés).
- ↑ Alberts, Johnson,Lewis,Morgan,Raff,Roberts & Walter (2014). «Molecular Biology of the Cell», Molecular Biology (en Anglés), Garland Science, p. 11-12.
- ↑ Ibanez, Hernandez-Escampe , Doria Serrano & Mohan Singh (2007). «Fundamentals», Environmental Chemistry (en Anglés), p. 156. ISBN 9780387260617.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Litótrofo» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.