LA QUIMIOSÍNTESIS

 

Los organismos que realizan este proceso se llaman quimioautótrofos o quimiolitotrofos, y son las bacterias quimiosintéticas: Nitrosomonas, Nitrobacter, etc.
Son muy importantes en ecología pues cierran los ciclos biogeoquímicos ya que al oxidar el amonio, producto de excreción o de la descomposición dela m.o., a nitrito primero y a nitrato después, convierten las formas de N dificílmente absorbibles por las plantas en formas que sí pueden ser absorbidas (nitrato). Igual ocurre con las bacterias productoras de sulfatos.
Bacterias incoloras del azufre:

Las bacterias incoloras del azufre oxidan azufre o compuestos reducidos de azufre. Son bacterias aerobias obligadas ya que necesitan oxígeno para la oxidación. Son las responsables de la transformación delsulfuro de hidrógeno (H₂S), procedente de la descomposición de la materia orgánica, en sulfato (SO₄^-2) asimilable por las plantas, con lo que cierran el ciclo del azufre.¹

Las reacciones son las siguientes:

H₂S + ½O₂ → S + H₂O + 50 kcal/mol

2 S + 3O₂ + 2H₂O → 2SO₄^-2 + 4H⁺ + 119 kcal/mol

La producción de sulfato origina condiciones extremadamente ácidas, con un pH inferior a 2; Acidithiobacillus thiooxidans es excepcionalmente resistente a estas condiciones y se encuentra en la naturaleza en ambientes muy ácidos. La capacidad de las bacterias oxidadoras de azufre para producir ácido sulfúrico se utiliza a veces en agricultura para corregir suelos alcalinos; con el arado se introduce en el suelo azufre en polvo que las sulfobacterias presentes de manera natural en el suelo oxidan, disminuyendo el pH del suelo hasta valores más adecuados para el cultivo.

• Acidithiobacillus ferrooxidans vive en depósitos de pirita, metabolizando hierro y azufre y produciendo ácido sulfúrico. 
• Acidithiobacillus thiooxidans consume azufre y produce ácido sulfúrico. Fue descubierta debido a daños en cañerías de cloacas conteniendo ácido sulfhídrico.

Ambas especies de bacterias se usan en procesos mineros llamados bioprecipitación donde se extraen minerales más puros de sus gangas a través de la oxidación, donde las bacterias se usan como catalizadores.

Bacterias del nitrógeno:

Las bacterias del nitrógeno oxidan compuestos reducidos de nitrógeno. Están ampliamente difundidas en el suelo y son las responsables de oxidar amoníaco (NH₃), generalmente procedente de la descomposición de la materia orgánica (cadáveres, excreción), y transformarlo en nitratos (NO₃^-) asimilables por la plantas; cierran así el ciclo del nitrógeno. Pueden distinguirse las bacterias nitrosificantes y las bacterias nitrificantes.

• Bacterias nitrosificantes. Transforman el amoniaco en nitritos (por ejemplo, Nitrosomonas), según la reacción siguiente:

2NH₃ + 3O₂ → 2NO₂^- + 2H⁺ + 2H₂O + 65 kcal/mol

Bacterias nitrificantes. Actúan a continuación de las anteriores, transformando los nitritos en nitratos (por ejemplo Nitrobacter), según la reacción siguiente:

NO₂^- + ½O₂ → NO₃^- + 18 kcal/mol

Bacterias del hierro:

Las bacterias del hierro oxidan compuestos de hierro ferroso (Fe²⁺) a férricos (Fe³⁺) con lo que transforman depósitos de carbonato de hierro en yacimientos de óxido de hierro. La reacción es la siguiente:

2FeCO₃ + 3H₂O + ½O₂ → 2Fe(OH)₃ + 2CO₂ + 40 kcal/mol

Bacterias del hidrógeno: 

Las bacterias del hidrógeno son quimioautótrofas facultativas capaces de utilizar hidrógeno molecular como fuente de energía:¹

H₂ + ½O₂ → H₂O + 57 kcal/mol

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.

 

FASES DE LA QUIMIOSÍNTESIS:

1ª (análoga a la fase luminosa de la fotosíntesis pues en ella se obtiene el ATP y el poder reductor necesario para, en la siguiente fase, reducir el dióxido de carbono).

Por ejemplo, se oxida el nitrito con el oxígeno y los electrones se transportan en una cadena transportadora análoga a la mitocondrial, sintetizándose ATP, una parte del cual se emplea en un transporte inverso de electrones en la propia cadena, produciéndose así el poder reductor (NADH).

2ª (ciclo de Calvin).

Igual que en la fase oscura de la fotosínteis, se utilizan el ATP y poder reductor generados en la fase anterior para reducir el dióxido de carbono y fomar glucosa.