Izadi Jakintza»Izadi jakintza

Mikroorganismoen prozesu metaboliko bereziak: Kimiosintesia

Laburpena: Izaki bizi gehienek karbonoa eta energia ateratzen dituzte gai organikoetatik (kimioheterotrofoak), edo bestela energia ateratzen dute eguzki argitik eta karbonoa iturri ez organikoetatik (fotoautotrofoak). Badira, hala ere, bakterio sail batzuk metabolismoaren joera nagusi horiei jarraitzen ez dietenak. Hain zuzen ere, badira bakterio batzuk finkatzeko behar duten energia kimiosintesi izeneko prozesu baten bidez lortzen dutenak: organismo kimioautotrofoak. Beste organismo batzuek, berriz, eguzki argia baliatzen dute energia lortzeko, baina molekula organikoetan dute karbono iturria, hau da, organismo fotoheterotrofoak dira.Metabolismoaren arabera, kimioheterotrofoak edo fotoautotrofoak dira izaki gehienak. Horrela, kimioheterotrofoak dira animalia guztiak eta bakterio eta onddo asko, eta beren ezaugarri nagusia da karbonoa materia organikoetatik eta behar duten energia materia organikoaren oxidaziotik ateratzen dutela. Bigarren saila berriz landare gehienek, bakterio batzuek eta alga zianofizeoek osatua da; kasu honetan, da karbonoaren iturria, eta eguzki argitik ateratzen dute energia.
Badira, hala ere, ekologiaren aldetik garrantzi handia duten beste bi organismo sail, metabolismo berezikoak: organismo kimioautotrofoak (edo kimiolitotrofoak), eta fotoheterotrofoak (edo fotoorganotrofoak). erabili arren karbono iturri gisa (autotrofoak izan arren), energia lortzekokimiosintesi izeneko prozesu bat eragiten duten bakterioak dira organismo kimioautotrofoak.
Kimiosintesia metabolismoaren prozesu bat da, eta gai ez organikoak oxidatuz ATP sintetizatzeko ahalmena ematen die organismoei.
Organismo fotoheterotrofoak ere bakterioak dira eta argitik ateratzen dute energia, baina molekula organikoetan dute karbono iturria.

Organismo kimiosintetikoak

Bakterio kimioautotrofoak oso ugariak dira izadian, eta batzuen eta besteen arteko desberdintasuna energia lortzeko gai ez organiko mota bat edo beste bat baliatzea da. Horrela, zein gai ez organiko baliatzen duten, organismo kimiosintetiko mota hauek bereizten dira:

- Sufrearen bakterio koloregabeak

Sailaren jenero izenak aditzera ematen duenez, sufrea edo sufrearen gai elkartuak oxidatzen dituzte bakterio hauek. Sail honetakoa da Thiobacillus jeneroa, eta erreakzio hauen bidez lortzen du energia:

- Nitrogenoaren bakterioak

Ekologiaren ikuspegitik garrantzi handiko izakiak dira hauek ere, gai nitrogenatuen birziklatzea eta nitrogenoaren zikloa ahalbidetzen baitute (2. irudia).
Multzo honen barnean bi bakterio azpisail bereizten dira, kimiosintesia bideratzen duten erreakzioen arabera.

Bakterio nitrosifikatzaileak.

Amoniakoa nitrito bihurtzen duten bakterioakdira. Jenero ezagunena Nitrosomonas da.
Hau da kimiosintesia bideratzen duen erreakzioa:

Bakterio nitrifikatzaileak.

Nitritoak nitrato bihurtzen dituzte. Aipagarria da Nitrobacter jeneroa, eta erreakzioa:

- Burdinaren bakterioak

Gai elkartu ferrosoak oxidatzen dituzte \B\BC(Fe\S(2+; )) eta gai elkartu ferriko bihurtzen \B\BC(Fe\S(3+; )). Bakterio hauek ez dute bizitzeko ingurune egoki askorik aurkitzen gaur egun izadian; izan ere, eguratseko oxigenoak berehala oxidatzen ditu gai elkartu ferrosoak eta, hortaz, kimiosintesirako substratu egokirik gabe gelditzen dira. Dena dela, ingurune azidoetan oxidatzen dira nekezen gai elkartu ferrosoak, eta, hori dela eta, era honetako bakterio ugari aurki daitezke ur azidoetan, meagintzakoetan adibidez (ikatza). Mota honetakoa da,besteak beste, Gallionella jeneroa, ondoko erreakzioa egiten duena:

- Hidrogenoaren bakterioak

Organismo kimioheterotrofo gisa ere jarduten dute bakterio hauek, hau da, organismo kimioautotrofo hautazkoak dira. Hydrogenomonas jeneroko bakterioak dira, eta ondoko erreakzioa eragiten dute:

Kimiosintesia

Bi aldi bereizten dira kimiosintesian: lehenengo aldian ATP eta erredukzio ahalmena lortzen dira, eta bigarrenean, berriz, gai organikoaren sintesia gertatzen da -tik abiaturik.- Energia eta erredukzio ahalmena lortzea.
Bakterio kimioautotrofoek fosforilazio oxidatzaile izeneko prozesu unibertsala baliatzen dute (3. irudia). Prozesu honetan ATP sintetizatzen da ADP eta inguruneko fosfatotik abiaturik, elektroiak gai elkartuen kate batetik igaroaraztean askatzen denasko sintetizatu, eta, hortaz, bakterio txikiak eta hazkunde geldikoak izaten dira, eta izadian gainerako organismoek baliatzen ez dituzten energia iturriak baliatzeko duten ahalmenari esker irauten dute bizirik, ez baitute horretarako lehiakiderik.
Gai batetik beste gai batera elektroiak garraiatzeko, kontuan hartu behar da erredox potentziala, izan ere, potentzial apalagoa duen gai batetik potentzial garaiagoa duen beste gai batera bakarrik eraman baitaitezke elektroiak.
Sufrearen bakterio koloregabeen eta hidrogenoaren bakterioen kasuan betetzenda baldintza hau (II. taula); beraz, ondoko erreakzioen bitartez zuzenean erreduzitu ahal izango da NAD + :

Ez da gauza bera gertatzen, ordea, nitrogenoaren bakterioetan eta burdinarenetan;izan ere, kasu horietan erabiltzen den substratuaren potentziala rena baino garaiagoa da, eta horrek galarazi egiten du elektroi garraiatzaile honen erredukzioa.
Arazo honen soluzioak adierazten duenez, aurrez asmaturiko teknikekin (kasu honetan bide metabolikoak erabiliz) eman ohi zaie irtenbidea arazoei. Horrela, garraioelektronikoko katea erabiltzen da, baina kontrako noranzkoan; hau da, ahalmen erreduzitzailea oxigenotik NAD+era igarotzen da. Elektroiak “aktibatzeko” ATP kopuru jakin bat xahutzea eskatzen du horrek, garraiatzaileak elektroi “aktibatu” horiek harrapa ditzan.
Horren ondorioz, are murritzagoa da organismo hauek ekoizten duten energia kopurua, eta hazkundea are geldiagoa.
- Gai organikoen sintesia Prozesu honetan finkatzen eta gai rganiko bihurtzen da, eta ATP eta aurrekoaldian lortuko erredukzio ahalmena galtzen.
Bakterioek

Organismo fotoheterotrofoak

Ez-sulfobakterio purpureo deituriko multzoko organismo guztiak sartzen dira sail honetan; oxigenoaren eraginez bakterio fotosintetiko izateari utzi eta organismo kimioheterotrofo arrunt bihurtzen diren bakterio multzo berezi bat da. Dena dela, oxigenorik gabe eta behar adina argirekin, heterotrofoetan gertatzen den Krebsen zikloa bertan behera gelditzen da, eta fotosintesiko argialdiaren bidez lortzen ditu bakterioak ATP eta erredukzio ahalmena. Bai ATP eta bai erredukzio ahalmena zelulak beharrezko dituengaiak sintetizatzeko erabiltzen dira gero, ondoko erreakzioaren bidez: