Quimiolitotrofia y Autotrofia

Los microbios quimiolitotróficos conservan energía de la oxidación de compuestos inorgánicos, y muchos también fijan dióxido de carbono de forma autotrófica, una combinación que sustenta la vida en ambientes desprovistos de materia orgánica.

Definition

La quimiolitotrofia es un modo de metabolismo en el que los compuestos inorgánicos sirven como donantes de electrones para la conservación de energía, y la autotrofia es el uso de carbono inorgánico, típicamente dióxido de carbono, como principal fuente de carbono para la biosíntesis.

Scope

Este tema abarca la oxidación de donantes de electrones inorgánicos como el hidrógeno, los compuestos reducidos de azufre y nitrógeno, y el hierro ferroso; la energética y ecología de la nitrificación, la oxidación del azufre y procesos relacionados; y las vías autotróficas, incluido el ciclo de Calvin, mediante las cuales el carbono inorgánico se convierte en material celular. Destaca las capacidades metabólicas en gran medida restringidas a los procariotas.

Core questions

• ¿Qué compuestos inorgánicos pueden servir como fuentes de energía microbiana?
• ¿Cómo se conserva la energía de las oxidaciones inorgánicas?
• ¿Cómo fijan los autótrofos el dióxido de carbono en material celular?
• ¿Por qué son importantes los quimiolitótrofos en los ciclos biogeoquímicos?

Key concepts

• Donantes de electrones inorgánicos
• Nitrificación y oxidación del azufre
• Fijación autotrófica de carbono
• El ciclo de Calvin y vías de fijación alternativas
• Papel en los ciclos biogeoquímicos

Key theories

Quimiolitotrofia

Winogradsky estableció que ciertos microbios obtienen energía oxidando compuestos inorgánicos en lugar de materia orgánica, demostrando un modo de vida independiente del carbono orgánico preformado y central para el ciclo de los elementos.

Mechanisms

Los quimiolitótrofos oxidan donantes inorgánicos como hidrógeno, amoníaco, nitrito, sulfuro o hierro ferroso, canalizando los electrones liberados a través de cadenas de transporte para generar una fuerza motriz de protones para la síntesis de ATP. Dado que muchos de estos organismos no pueden usar carbono orgánico, fijan dióxido de carbono a través de vías autotróficas como el ciclo de Calvin, que requiere una energía sustancial y poder reductor suministrados por su metabolismo inorgánico.

Clinical relevance

Los microbios quimiolitotróficos y autotróficos impulsan pasos clave de los ciclos del nitrógeno, azufre y hierro, contribuyen a la fertilidad del suelo y a la corrosión y meteorización de materiales, y sustentan ecosistemas en las chimeneas hidrotermales de aguas profundas y otros entornos sin luz solar ni aporte orgánico.

History

Sergei Winogradsky descubrió la quimiolitotrofia en la década de 1880 a través de estudios de bacterias oxidantes de azufre y nitrógeno, introduciendo el concepto de microbios que viven de fuentes de energía inorgánicas y fundando el campo de la ecología microbiana junto con Martinus Beijerinck.

Key figures

• Sergei Winogradsky
• Martinus Beijerinck

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

¿Son todos los quimiolitótrofos también autótrofos?

Muchos lo son, fijando dióxido de carbono para la biosíntesis, pero las dos características son distintas. La quimiolitotrofia se refiere a la fuente de energía (compuestos inorgánicos), mientras que la autotrofia se refiere a la fuente de carbono (carbono inorgánico). Algunos organismos combinan ambas y otros no.