Quimiolitotrofia e Autotrofia

Micróbios quimiolitotróficos conservam energia da oxidação de compostos inorgânicos, e muitos também fixam dióxido de carbono autotroficamente, uma combinação que sustenta a vida em ambientes desprovidos de matéria orgânica.

Definition

Quimiolitotrofia é um modo de metabolismo no qual compostos inorgânicos servem como doadores de elétrons para a conservação de energia, e autotrofia é o uso de carbono inorgânico, tipicamente dióxido de carbono, como a principal fonte de carbono para a biossíntese.

Scope

Este tópico abrange a oxidação de doadores de elétrons inorgânicos, como hidrogênio, compostos reduzidos de enxofre e nitrogênio, e ferro ferroso; a energética e ecologia da nitrificação, oxidação de enxofre e processos relacionados; e as vias autotróficas, incluindo o ciclo de Calvin, pelas quais o carbono inorgânico é convertido em material celular. Ele destaca capacidades metabólicas amplamente restritas a procariotos.

Core questions

• Quais compostos inorgânicos podem servir como fontes de energia microbiana?
• Como a energia é conservada a partir de oxidações inorgânicas?
• Como os autótrofos fixam o dióxido de carbono no material celular?
• Por que os quimiolitotróficos são importantes nos ciclos biogeoquímicos?

Key concepts

• Doadores de elétrons inorgânicos
• Nitrificação e oxidação de enxofre
• Fixação autotrófica de carbono
• O ciclo de Calvin e vias alternativas de fixação
• Papel nos ciclos biogeoquímicos

Key theories

Quimiolitotrofia

Winogradsky estabeleceu que certos micróbios obtêm energia oxidando compostos inorgânicos em vez de matéria orgânica, demonstrando um modo de vida independente do carbono orgânico pré-formado e central para o ciclo elementar.

Mechanisms

Quimiolitotróficos oxidam doadores inorgânicos como hidrogênio, amônia, nitrito, sulfeto ou ferro ferroso, canalizando os elétrons liberados através de cadeias de transporte para gerar uma força motriz de prótons para a síntese de ATP. Como muitos desses organismos não podem usar carbono orgânico, eles fixam dióxido de carbono através de vias autotróficas, como o ciclo de Calvin, que requer energia substancial e poder redutor fornecidos por seu metabolismo inorgânico.

Clinical relevance

Micróbios quimiolitotróficos e autotróficos impulsionam etapas-chave dos ciclos de nitrogênio, enxofre e ferro, contribuem para a fertilidade do solo e para a corrosão e intemperismo de materiais, e sustentam ecossistemas em fontes hidrotermais de águas profundas e outros ambientes sem luz solar ou entrada orgânica.

History

Sergei Winogradsky descobriu a quimiolitotrofia na década de 1880 através de estudos de bactérias oxidantes de enxofre e nitrogênio, introduzindo o conceito de micróbios que vivem de fontes de energia inorgânicas e fundando o campo da ecologia microbiana ao lado de Martinus Beijerinck.

Key figures

• Sergei Winogradsky
• Martinus Beijerinck

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

Todos os quimiolitotróficos também são autótrofos?

Muitos são, fixando dióxido de carbono para a biossíntese, mas as duas características são distintas. Quimiolitotrofia refere-se à fonte de energia (compostos inorgânicos), enquanto autotrofia refere-se à fonte de carbono (carbono inorgânico). Alguns organismos combinam-nas e outros não.