Chimiolithotrophie et autotrophie

Les microbes chimiolithotrophes tirent leur énergie de l'oxydation de composés inorganiques, et beaucoup fixent également le dioxyde de carbone de manière autotrophe, une combinaison qui soutient la vie dans des environnements dépourvus de matière organique.

Definition

La chimiolithotrophie est un mode de métabolisme dans lequel les composés inorganiques servent de donneurs d'électrons pour la conservation de l'énergie, et l'autotrophie est l'utilisation de carbone inorganique, généralement le dioxyde de carbone, comme principale source de carbone pour la biosynthèse.

Scope

Ce sujet aborde l'oxydation de donneurs d'électrons inorganiques tels que l'hydrogène, les composés réduits du soufre et de l'azote, et le fer ferreux ; l'énergétique et l'écologie de la nitrification, de l'oxydation du soufre et des processus connexes ; ainsi que les voies autotrophes, y compris le cycle de Calvin, par lesquelles le carbone inorganique est converti en matière cellulaire. Il met en lumière des capacités métaboliques largement restreintes aux procaryotes.

Core questions

• Quels composés inorganiques peuvent servir de sources d'énergie microbiennes ?
• Comment l'énergie est-elle conservée à partir des oxydations inorganiques ?
• Comment les autotrophes fixent-ils le dioxyde de carbone en matière cellulaire ?
• Pourquoi les chimiolithotrophes sont-ils importants dans les cycles biogéochimiques ?

Key concepts

• Donneurs d'électrons inorganiques
• Nitrification et oxydation du soufre
• Fixation autotrophe du carbone
• Le cycle de Calvin et les voies de fixation alternatives
• Rôle dans les cycles biogéochimiques

Key theories

Chimiolithotrophie

Winogradsky a établi que certains microbes obtiennent de l'énergie en oxydant des composés inorganiques plutôt que de la matière organique, démontrant un mode de vie indépendant du carbone organique préformé et central pour le cyclage des éléments.

Mechanisms

Les chimiolithotrophes oxydent les donneurs inorganiques tels que l'hydrogène, l'ammoniac, le nitrite, le sulfure ou le fer ferreux, acheminant les électrons libérés à travers des chaînes de transport pour générer une force proton-motrice pour la synthèse d'ATP. Étant donné que de nombreux organismes de ce type ne peuvent pas utiliser le carbone organique, ils fixent le dioxyde de carbone par des voies autotrophes telles que le cycle de Calvin, ce qui nécessite une énergie substantielle et un pouvoir réducteur fournis par leur métabolisme inorganique.

Clinical relevance

Les microbes chimiolithotrophes et autotrophes pilotent des étapes clés des cycles de l'azote, du soufre et du fer, contribuent à la fertilité des sols ainsi qu'à la corrosion et à l'altération des matériaux, et soutiennent les écosystèmes des évents hydrothermaux profonds et d'autres environnements sans lumière solaire ni apport organique.

History

Sergei Winogradsky a découvert la chimiolithotrophie dans les années 1880 grâce à des études sur les bactéries oxydant le soufre et l'azote, introduisant le concept de microbes vivant de sources d'énergie inorganiques et fondant le domaine de l'écologie microbienne aux côtés de Martinus Beijerinck.

Key figures

• Sergei Winogradsky
• Martinus Beijerinck

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

Tous les chimiolithotrophes sont-ils également autotrophes ?

Beaucoup le sont, fixant le dioxyde de carbone pour la biosynthèse, mais les deux traits sont distincts. La chimiolithotrophie fait référence à la source d'énergie (composés inorganiques), tandis que l'autotrophie fait référence à la source de carbone (carbone inorganique). Certains organismes les combinent et d'autres non.