CHEMIOTROFI: CARATTERISTICHE E TIPOLOGIE - BIOLOGIA - 2025

I chemiotrofi o chemiosintetici sono un gruppo di organismi per sopravvivere a composti inorganici ridotti utilizzati come materia prima, da cui derivano energia per un successivo utilizzo nel metabolismo respiratorio.

Questa proprietà che questi microrganismi hanno di ottenere energia da composti molto semplici per generare composti complessi è anche nota come chemiosintesi, motivo per cui questi organismi sono talvolta chiamati anche chemiosintetici.

Nitrobacter è un genere di batteri chemiotrofici

Un'altra caratteristica importante è che questi microrganismi si distinguono dal resto crescendo in mezzi strettamente minerali e senza luce, quindi a volte vengono chiamati chemolitotrofi.

caratteristiche

Habitat

Sorgenti termali, habitat di batteri chemiosintetici

Questi batteri vivono dove penetra meno dell'1% della luce solare, cioè prosperano al buio, quasi sempre in presenza di ossigeno.

Tuttavia, il sito ideale per lo sviluppo di batteri chemiosintetici sono gli strati di transizione tra condizioni aerobiche e anaerobiche.

I siti più comuni sono: i sedimenti profondi, i dintorni dei rilievi sottomarini o nei rilievi sottomarini situati nella parte centrale degli oceani, noti come dorsali oceaniche.

Questi batteri sono in grado di sopravvivere in ambienti con condizioni estreme. In questi siti possono esserci prese idrotermali da cui scorre acqua calda o anche il magma in uscita.

Funzione nell'ambiente

Questi microrganismi sono essenziali nell'ecosistema, poiché trasformano le sostanze chimiche tossiche emanate da queste prese d'aria in cibo ed energia.

Ecco perché gli organismi chemiosintetici svolgono un ruolo fondamentale nel recupero dei cibi minerali e nel recupero anche di energia che, altrimenti, andrebbe persa.

Cioè, promuovono il mantenimento della catena trofica o catena alimentare.

Ciò significa che favoriscono il trasferimento di sostanze nutritive attraverso le diverse specie di una comunità biologica, in cui ciascuna si nutre della precedente ed è cibo per la successiva, che aiuta a mantenere un ecosistema in equilibrio.

Questi batteri contribuiscono anche al salvataggio o al miglioramento di alcuni ambienti ecologici contaminati da incidenti. Ad esempio, nelle aree di fuoriuscita di petrolio, cioè in questi casi, questi batteri aiutano a trattare i rifiuti tossici per convertirli in composti più sicuri.

Classificazione

Gli organismi chemiosintetici o chemiotrofici sono classificati in chemioautotrofi e chemioeterotrofi.

Chemoautotrofi

Usano la CO ₂ come fonte di carbonio, essendo assimilate attraverso il ciclo di Calvin e convertite in componenti cellulari.

D'altra parte, ottengono l'energia dall'ossidazione di composti inorganici semplici ridotti, come: ammoniaca (NH ₃ ), diidrogeno (H ₂ ), biossido di azoto (NO ₂ ^- ), acido solfidrico (H ₂ S), zolfo (S), anidride solforosa (S ₂ O ₃ ^- ) o ione ferro (Fe ₂ ⁺ ).

Cioè, l'ATP è generato dalla fosforilazione ossidativa durante l'ossidazione della fonte inorganica. Pertanto, sono autosufficienti, non hanno bisogno di un altro essere vivente per sopravvivere.

Chemoheterotrophs

A differenza dei precedenti, questi ottengono energia attraverso l'ossidazione di molecole organiche ridotte complesse, come il glucosio attraverso la glicolisi, i trigliceridi attraverso la beta ossidazione e gli amminoacidi attraverso la deaminazione ossidativa. In questo modo ottengono molecole di ATP.

D'altra parte, gli organismi chemio-eterotrofi non possono utilizzare la CO ₂ come fonte di carbonio, come possono fare gli organismi chemoautotrofi.

Tipi di batteri chemiotrofici

Batteri di zolfo incolori

Come suggerisce il nome, sono batteri che ossidano lo zolfo oi suoi derivati ​​ridotti.

Questi batteri sono strettamente aerobici e sono responsabili della trasformazione del solfuro di idrogeno che viene prodotto nella decomposizione della materia organica, per convertirlo in solfato (SO ₄ ^-2 ), un composto che verrà eventualmente utilizzato dalle piante.

Il solfato acidifica il terreno fino a un pH di circa 2, a causa dell'accumulo di protoni H ⁺ e si forma acido solforico.

Questa caratteristica è utilizzata da alcuni settori dell'economia, soprattutto in agricoltura, dove possono correggere terreni estremamente alcalini.

Questo viene fatto introducendo nel terreno zolfo in polvere, in modo che i batteri specializzati presenti (sulfobatteri) ossidino lo zolfo e quindi equilibrino il pH del terreno a valori adatti all'agricoltura.

Tutte le specie chemiolitofiche ossidanti lo zolfo sono gram-negative e appartengono al phylum Proteobacteria. Un esempio di un batterio che ossida lo zolfo è l'Acidithiobacillus thiooxidans.

Alcuni batteri possono accumulare zolfo elementare (S ⁰ ) insolubile in granuli all'interno della cellula, da utilizzare quando le fonti esterne di zolfo sono esaurite.

Batteri azotati

In questo caso i batteri ossidano i composti azotati ridotti. Esistono due tipi, batteri nitrosificanti e batteri nitrificanti.

I primi sono in grado di ossidare l'ammoniaca (NH3), che si genera dalla decomposizione della materia organica per trasformarla in nitriti (NO ₂ ), e le seconde trasforma i nitriti in nitrati (NO ₃ ^- ), composti che possono essere utilizzati dalle piante. .

Come esempi di batteri nitrosificanti è il genere Nitrosomonas e come batteri nitrificanti è il genere Nitrobacter.

Batteri di ferro

Questi batteri sono acidofili, cioè richiedono un pH acido per sopravvivere, poiché a pH neutro o alcalino i composti ferrosi si ossidano spontaneamente, senza necessità della presenza di questi batteri.

Pertanto, affinché questi batteri siano in grado di ossidare i composti del ferro ferroso (Fe ²⁺ ) in ferrico (Fe ³⁺ ), il pH del mezzo deve essere necessariamente acido.

Va notato che i batteri del ferro spendono la maggior parte dell'ATP prodotto nelle reazioni di trasporto degli elettroni inversi, per ottenere il potere riducente necessario nella fissazione della CO ₂ .

Questo è il motivo per cui questi batteri devono ossidare grandi quantità di Fe ⁺² per potersi sviluppare, perché dal processo di ossidazione viene rilasciata poca energia.

Esempio: il batterio Acidithiobacillus ferrooxidans trasforma il carbonato di ferro presente nelle acque acide che scorrono attraverso le miniere di carbone in ossido di ferro.

Tutte le specie chemiolitofiche che ossidano il ferro sono gram-negative e appartengono al phylum Proteobacteria.

D'altra parte, tutte le specie che ossidano il ferro sono anche in grado di ossidare lo zolfo, ma non viceversa.

Batteri idrogeno

Questi batteri usano l'idrogeno molecolare come fonte di energia per produrre materia organica e usano la CO ₂ come fonte di carbonio. Questi batteri sono chemioautotrofi facoltativi.

Si trovano principalmente nei vulcani. Il nichel è essenziale nel suo habitat, poiché tutte le idrogenasi contengono questo composto come cofattore metallico. Questi batteri non hanno una membrana interna.

Nel suo metabolismo, l'idrogeno è incorporato in un'idrogenasi nella membrana plasmatica, traslocando i protoni verso l'esterno.

In questo modo l'idrogeno esterno passa all'interno agendo come idrogenasi interna, convertendo NAD ⁺ in NADH, che insieme all'anidride carbonica e all'ATP passano al ciclo di Calvin.

I batteri Hydrogenomonas sono anche in grado di utilizzare una serie di composti organici come fonti di energia.

Riferimenti

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2. Collaboratori di Wikipedia, «Chemiotroph», Wikipedia, The Free Encyclopedia, en.wikipedia.org
3. Geo F. Brooks, Karen C. Carroll, Janet S. Butel, Stephen A. Morse, Timothy A. Mietzner. (2014). Microbiologia medica, 26e. McGRAW-HILL Interamericana de Editores, SA de CV
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5. Jimeno, A. & Ballesteros, M. 2009. Biologia 2. Santillana Promoter Group. ISBN 974-84-7918-349-3