Quimiotróficos: características e tipos - Ciência - 2023

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o quimiotróficos ou quimiossintéticos são um grupo de organismos que utilizam compostos inorgânicos reduzidos como matéria-prima para sobreviver, a partir dos quais obtêm energia para posteriormente utilizá-la no metabolismo respiratório.

Essa propriedade que esses microrganismos têm de obter energia de compostos muito simples para gerar compostos complexos também é conhecida como quimiossíntese, razão pela qual esses organismos às vezes também são chamados de quimiossintéticos.

Outra característica importante é que esses microrganismos se distinguem dos demais por crescerem em meio estritamente mineral e sem luz, por isso são às vezes chamados de quimiolitrofos.

Caracteristicas

Habitat

Essas bactérias vivem onde penetra menos de 1% da luz solar, ou seja, prosperam no escuro, quase sempre na presença de oxigênio.

No entanto, o local ideal para o desenvolvimento de bactérias quimiossintéticas são as camadas de transição entre as condições aeróbias e anaeróbias.

Os locais mais comuns são: os sedimentos profundos, o entorno dos relevos submarinos ou as elevações submarinas localizadas na parte média dos oceanos, conhecidas como dorsais meso-oceânicas.

Essas bactérias são capazes de sobreviver em ambientes com condições extremas. Nesses locais, pode haver fontes hidrotermais das quais flui água quente ou até mesmo escoamento de magma.

Função no meio ambiente

Esses microrganismos são essenciais para o ecossistema, pois transformam os produtos químicos tóxicos que emanam dessas fontes em alimento e energia.

Por isso, os organismos quimiossintéticos desempenham papel fundamental na recuperação de alimentos minerais e também no resgate de energia que, de outra forma, seria perdida.

Ou seja, promovem a manutenção da cadeia trófica ou cadeia alimentar.

Isso significa que promovem a transferência de substâncias nutritivas através das diferentes espécies de uma comunidade biológica, na qual cada uma se alimenta da anterior e é alimento da seguinte, o que ajuda a manter um ecossistema em equilíbrio.

Essas bactérias também contribuem para o resgate ou melhoria de alguns ambientes ecológicos contaminados por acidentes. Por exemplo, em áreas de derramamento de óleo, ou seja, nesses casos essas bactérias auxiliam no tratamento de resíduos tóxicos para convertê-los em compostos mais seguros.

Classificação

Os organismos quimiossintéticos ou quimiotróficos são classificados em quimioautotróficos e quimioheterotróficos.

Quimioautotróficos

Eles usam CO₂ como fonte de carbono, sendo assimilado pelo ciclo de Calvin e convertido em componentes celulares.

Por outro lado, obtêm energia da oxidação de compostos inorgânicos simples reduzidos, como: amônia (NH₃), dihidrogênio (H₂), dióxido de nitrogênio (NO₂^–), sulfeto de hidrogênio (H₂S), enxofre (S), trióxido de enxofre (S₂OU₃^–) ou íon de ferro (Fe₂⁺).

Ou seja, o ATP é gerado por fosforilação oxidativa durante a oxidação da fonte inorgânica. Portanto, são autossuficientes, não precisam de outro ser vivo para sobreviver.

Quimioheterotróficos

Diferentemente dos anteriores, estes obtêm energia pela oxidação de moléculas orgânicas complexas reduzidas, como a glicose pela glicólise, os triglicerídeos pela oxidação beta e os aminoácidos pela desaminação oxidativa. Dessa forma, eles obtêm moléculas de ATP.

Por outro lado, os organismos quimioheterotróficos não podem utilizar CO₂como fonte de carbono, como fazem os quimioautotróficos.

Tipos de bactérias quimotróficas

Bactéria de enxofre incolor

Como o nome indica, são bactérias que oxidam enxofre ou seus derivados reduzidos.

Essas bactérias são estritamente aeróbias e são responsáveis por transformar o sulfeto de hidrogênio que é produzido na decomposição da matéria orgânica, para convertê-lo em sulfato (SO₄^-2), um composto que eventualmente será usado pelas plantas.

O sulfato acidifica o solo a um pH aproximado de 2, devido ao acúmulo de prótons H⁺e o ácido sulfúrico é formado.

Esta característica é utilizada por determinados setores da economia, principalmente na agricultura, onde podem corrigir solos extremamente alcalinos.

Isso é feito através da introdução de enxofre em pó no solo, de modo que as bactérias especializadas presentes (sulfobactérias) oxidem o enxofre e, assim, equilibrem o pH do solo para valores adequados para a agricultura.

Todas as espécies quimiolittróficas oxidantes de enxofre são gram-negativas e pertencem ao filo Proteobacteria. Um exemplo de bactérias que oxidam enxofre éAcidithiobacillus thiooxidans.

Algumas bactérias podem acumular enxofre elementar (S⁰) insolúvel na forma de grânulos no interior da célula, para ser usado quando as fontes externas de enxofre estão esgotadas.

Bactéria de nitrogênio

Neste caso, as bactérias oxidam compostos de nitrogênio reduzidos. Existem dois tipos, bactérias nitrosantes e bactérias nitrificantes.

Os primeiros são capazes de oxidar amônia (NH3), que é gerada a partir da decomposição da matéria orgânica para transformá-la em nitritos (NO₂), e o último transforma nitritos em nitratos (NO₃^–), compostos utilizáveis pelas plantas.

Exemplos de bactérias nitrosantes são o gênero Nitrosomonas e as bactérias nitrificantes são o gênero Nitrobacter.

Bactérias de ferro

Essas bactérias são acidofílicas, ou seja, requerem um pH ácido para sobreviver, uma vez que em pH neutro ou alcalino os compostos ferrosos oxidam espontaneamente, sem a necessidade da presença dessas bactérias.

Portanto, para essas bactérias oxidarem compostos de ferro ferroso (Fe²⁺) para férrico (Fe³⁺), o pH do meio deve ser necessariamente ácido.

Deve-se notar que as bactérias de ferro gastam a maior parte do ATP produzido nas reações de transporte reverso de elétrons, para obter o poder redutor necessário na fixação do CO.₂.

É por isso que essas bactérias têm que oxidar grandes quantidades de Fe⁺² ser capaz de se desenvolver, pois pouca energia é liberada no processo de oxidação.

Exemplo: bactérias Acidithiobacillus ferrooxidans ele transforma o carbonato de ferro presente nas águas ácidas que fluem pelas minas de carvão em óxido de ferro.

Todas as espécies quimiolittróficas que oxidam o ferro são Gram-negativas e pertencem ao filo Proteobacteria.

Por outro lado, todas as espécies que oxidam ferro também são capazes de oxidar enxofre, mas não vice-versa.

Bactéria de hidrogênio

Essas bactérias usam hidrogênio molecular como fonte de energia para produzir matéria orgânica e usar CO₂ como fonte de carbono. Essas bactérias são quimioautotróficas facultativas.

Eles são encontrados principalmente em vulcões. O níquel é essencial em seu habitat, uma vez que todas as hidrogenases contêm esse composto como cofator metálico. Essas bactérias não têm membrana interna.

Em seu metabolismo, o hidrogênio é incorporado a uma hidrogenase na membrana plasmática, translocando os prótons para o exterior.

Dessa forma, o hidrogênio externo passa para o interior atuando como uma hidrogenase interna, convertendo o NAD⁺ ao NADH, que junto com o dióxido de carbono e ATP passam para o ciclo de Calvin.

As bactérias Hydrogenomonas Eles também são capazes de usar vários compostos orgânicos como fontes de energia.

Referências

Prescott, Harley and Klein Microbiology 7th ed. McGraw-Hill Interamericana 2007, Madrid.
Colaboradores da Wikipedia, "Quimiótrofo",Wikipédia, a enciclopédia livre,en.wikipedia.org
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González M, González N. Manual of Medical Microbiology. 2ª edição, Venezuela: Direção de mídia e publicações da Universidade de Carabobo; 2011.
Jimeno, A. & Ballesteros, M. 2009.Biologia 2. Grupo Promotor Santillana. ISBN 974-84-7918-349-3