República Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educación

L.N.B “Francisco Isnardi”Maturín – Monagas

Profesor: Integrantes:

Ramón Lara Pierina Rodriguez #13Paola Rodríguez #16Manuela Patiño #21Vivianny Ferreti 36

Maturín, febrero de 2013

INTRODUCCIÓN

Las reacciones de oxidación reducción son la base para fijar el anhídrido carbónico

en muchos seres autótrofos, de esta forma obtienen la energía necesaria para el desarrollo

de sus procesos vitales. Otros autótrofos emplean la luz solar para fijar el anhídrido

carbónico. Al conjunto de reacciones necesarias para la obtención de energía se conoce

como quimiosíntesis y a los individuos que emplean estos mecanismos se les denomina

quimoautótrofos. Dentro del grupo de los autótrofos, aquellos que emplean sustancias de

naturaleza orgánica como fuente de carbono son los quimioorganotrofos.

Por la definición anterior los individuos quimoautótrofos pueden desarrollarse en

una atmosfera sin luz solar y obtener igualmente la energía necesaria para su desarrollo.

Las plantas, algas, bacterias fotosintéticas, actinomicetos, llevan a cabo este tipo de

metabolismo.

Partiendo que estos individuos recurren a diferentes sustancias para llevar a cabo las

reacciones de oxidación reducción y de esta forma la obtención de energía, dependiendo del

tipo de sustancia que empleen pueden establecerse nuevas clasificaciones.

LA QUIMIOSÍNTESIS

Definición

La quimiosíntesis consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende en las reacciones de oxidación de determinadas sustancias inorgánicas. Los organismos que realizan estos procesos se denominan quimioautótrofos o quimiolitótrofos. Todos ellos son bacterias. Muchos de los compuestos reducidos que se utilizan con el NH3, son sustancias procedentes de la descomposición de la materia orgánica. Al oxidarlas se transforman en sustancias minerales que pueden ser absorbidas por las plantas. Cierran los ciclos biogeoquimicos, posibilitando la vida en el planeta. Se distinguen dos fases una primera fase en la que se obtiene ATP y coenzima reducida, que en las bacterias es NADH en lugar de NADPH, y en la segunda fase en la que se emplea el ATP y el NADH para sintetizar compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicas. En la primera fase la reacción de oxidación de las sustancias inorgánicas constituye la fuente de energía para la fosforilación del ADP, en la cadena respiratoria, proceso denominado fosforilacion oxidativa. Parte de este ATP se emplea para provocar un transporte inverso de electrones en la propia cadena respiratoria para la obtención de NADH. En la segunda fase las vías metabólicas seguidas coinciden con las de la fase oscura de la fotosíntesis.La ecuación global de la quimiosíntesis, usando como molécula oxidable el sulfuro de hidrógeno es la siguiente:

CO2 + O2 + 4H2S → CH2O + 4S + 3H2O

Fases de la quimiosíntesisLa quimiosíntesis tiene ciertos paralelismos con la fotosíntesis; en ambas hay dos

fases bien definidas, una en la que se genera ATP y poder reductor y otra en la que se fija el dióxido de carbono.

a) Fase generadora de ATP y poder reductor: En esta fase se oxidan moléculas inorgánicas reducidas presentes en el medio; las principales son el hidrógeno (H2), el sulfuro de hidrógeno (H2S), el azufre elemental (S), el tiosulfato (S2O3–), el amoníaco (NH3), los nitritos (NO2–) y el hierro ferroso (Fe2+). Los electrones arrancados a estos sustratos ingresan en una cadena transportadora de electrones, análoga a la de la respiración mitocondrial; como en ella, el aceptor final de los electrones es el oxígeno, y se produce la fosforilación oxidativa, que genera ATP. Para generar poder reductor, en forma de coenzimas reducidos (sobre todo NADH), una parte del ATP generado se utiliza para provocar un transporte inverso de electrones en la misma cadena transportadora. Esta fase es análoga a la fase luminosa de la fotosíntesis, aunque completamente diferente, ya que no utiliza la luz para genera el flujo de electrones.

b) Fase de fijación de CO2: Los organismos quimiolitótrofos son autótrofos para el carbono, es decir, pueden incorporarlo a partir de carbono inorgánico en forma de (CO2). La fijación del dióxido de carbono a la materia orgánica se realiza mediante el ciclo de Calvin, de una manera similar a la fase oscura de la fotosíntesis.

Organismos QuimiosintéticosLos Organismos quimiosintéticos son las bacterias quimiosintéticas, es decir son los

seres que elaboran su propio alimento a partir de la energía de las sustancias que contienen hierro, hidrógeno, azufre y nitrógeno y son las bacteriasquimiosintéticas, ya que necesitan de esas sustancias para elaborar su propio alimento, por ejemplo las bacterias del azufre, hidrógeno, hierro, nitrógeno (nitrosomonas y nitrobacter).

Las Bacterias quimiosintéticas son autótrofas, es decir productores que fabrican sus compuestos orgánicos mediante la oxidación de sustancias inorgánicas simples como el azufre y el amoníaco. Los autótrofos quimiosintéticos no requieren de luz como fuente de energía para realizar estas reacciones. Las bacterias secretan enzimas que actúan como aceleradores de reacciones. En estas reacciones, las sustancias alimenticias se desdoblan a moléculas más sencillas.

La quimiosíntesis es la conversión biológica de moléculas de 1 carbono(generalmente CO2o metano) y nutrientes en materia orgánica usando la oxidación de moléculas inorgánicas, como por ejemplo el ácido sulfhídrico (H2S) o el hidrógeno gaseoso, o en metano como fuente de energía, sin la luz solar, a diferencia de la fotosíntesis. Una gran población de animales basa su existencia en la producción quimiosintética en las fallas termales, las cepas frías y en otros hábitats extremos en las cuales la luz solar es incapaz de alcanzar.

Tipos de bacterias quimiosintéticasSegún el sustrato utilizado, las bacterias se clasifican en los siguientes grupos:

Bacterias incoloras del azufre: estas bacterias oxidan azufre o compuestos de azufre. Son bacterias aerobias obligadas ya que necesitan oxigeno para la oxidación.

Bacterias del nitrógeno: este grupo oxida compuestos reducidos de nitrógeno. Son las responsables de oxidar el amoniaco. Existen dos grupos de bacterias del nitrógeno:

o Las bacterias niitrosificantes: transforman amoniaco en nitritos.

o Las bacterias nitrificantes que transforman nitritos en nitratos.

Bacterias del hierro: que oxidan compuestos ferrosos a férricos. Bacterias del hidrogeno: estas bacterias son quimioautótrofos facultativos que

pueden utilizar el hidrógeno molecular.Quimiosintesis Del Carbono

El carbono es un elemento importantísimo para el desarrollo de la vida, los seres vivos son carbono. Este puede encontrarse bien como carbono en forma de compuesto orgánico o bien como anhídrido carbónico. El anhídrido carbónico supone del orden de 300 ppm del volumen total de la atmósfera. El carbono que se encuentra también bajo la forma de CO2 disuelto en el agua en forma de CO3= de mares y ríos se encuentra en mucho mayor concentración que en el aire. La mayor proporción en el agua posibilita a los seres vivos acuáticos una mayor facilidad a la hora de obtenerlo. De igual forma a los seres autótrofos de vida terrestre pueden ser escasos los niveles de anhídrido carbónico del aire.

La transformación del carbono se produce de forma continuada a lo largo de toda la biosfera y su incorporación se hace en su mayor estado de oxidación C02, reduciéndose mediante la fotosíntesis, aunque en menor cantidad puede ser fijado por individuos quimoautótrofos. Las plantas verdes con el CO2 incorporado pueden transformarlo en glúcidos (metabolismo) o bien el carbono pasa a formar parte de proteínas, ácidos nucleídos; como carbono orgánico. Los productos resultantes del metabolismo tras la descomposición celular (alcoholes o diversos ácidos orgánicos) se convertirán en fuente de energía o sustrato para otros individuos.

En el ciclo del carbono, mediante la fotosíntesis los productores principales suponen el principio de la cadena de la cual dependerán el resto de seres heterótrofos. La materia orgánica formada será usada por los consumidores primarios bien formando parte del material de la célula bien liberándolo a la atmósfera tras la respiración. Con la muerte del individuo y tras su descomposición el CO2 y el agua de nuevo retornan a la atmosfera (proceso aeróbico) o bien acumulados como carbonatos.

Por otro lado la descomposición en condiciones de anaerobiosis produce entre otras cosas metano, hidrógeno y anhídrido carbónico. En este sentido, seres vivos capaces de producir metano en estas condiciones son las especies Methanobacterium Methanococcus y algunas especies del género Clostridium.

Para el desarrollo y continuidad de la vida es necesario que todo el carbono que se encontraba en la atmosfera en su máximo estado de oxidación y posteriormente es reducido, vuelva de nuevo a ella adquiriendo de nuevo dicho estado. Otras formas de devolver el carbono a la atmosfera como CO2 es mediante la combustión del carbón, actividad volcánica.

Quimiosintesis Del OxigenoEl oxígeno podemos encontrarlo bajo la forma de agua, bien como oxígeno

molecular o en forma de CO2. El oxígeno es producido por los individuos fotosintéticos donde el agua es el donador de electrones para llevar a cabo la reducción del CO2, para llevar esto a cabo es necesaria la clorofila.

Los individuos aeróbicos necesitan oxígeno para llevar a cabo sus procesos metabólicos, unos en mayor cantidad y otros como los microaerófilos en menor cantidad.

Esta necesidad divide a los individuos en aerobios y anaerobios (no necesitan oxígeno). El oxígeno también es necesario para la combustión.

Quimiosintesis Del NitrógenoLa mayor parte de las plantas superiores, animales y microorganismos necesitan el

nitrógeno, bien sea en forma de nitrato o bien en forma de amoniaco. Tanto los nitratos como el amoniaco e incluso el nitrógeno orgánico se encuentran en baja concentración en el suelo.

Distinguimos en el desarrollo del ciclo del nitrógeno: Fijación del nitrógeno gaseoso, amonificación del nitrógeno celular, nitrosación y nitratación. En todos estos procesos se produce de forma continua la oxidación y reducción del nitrógeno.Fijación del nitrógeno. Mediante este mecanismo el nitrógeno libre se combina con otros elementos. Muchos microorganismos del suelo utilizan el nitrógeno de la atmósfera como fuente de nitrógeno. En función de cómo lleven a cabo esta fijación tenemos fijadores de nitrógeno no simbiótico: transforman el nitrógeno molecular en nitrógeno celular; fijadores de nitrógeno simbióticos fijan el nitrógeno a través de las raíces de leguminosas. También se puede producir la fijación del nitrógeno en la atmosfera durante las descargas eléctricas en las tormentas, de esta forma el nitrógeno llega al suelo por la lluvia. También mediante el proceso de Haber se puede fijar el nitrógeno químicamente, se sintetiza amoniaco a partir del nitrógeno.

Amonificación. Las proteínas, ácidos nucleídos sufren hidrolisis y se transforman en estructuras más sencillas bien aminoácidos bien nucleótidos. Sus grupos amino son liberados en forma de amoniaco, al conjunto de reacciones que producen el amoniaco se denominan amonificación, procesos que tienen lugar en aerobiosis, si las condiciones fueran de anaerobiosis hablaríamos de putrefacción.

En el suelo, las nitrobacterias oxidan el amoniaco a nitratos haciéndolo en varias etapas: 1. Oxidación del amoníaco a nitrito: es la nitrosación. Lo llevan a cabo las bacterias del género nitrosomonas y nitrosolobus, son quimioautotrofas.

Estas bacterias contienen citocromos y sistemas de transporte de electrones a través de membranas. 2.- Oxidación del nitrito a nitrato: es la nitratación. Muchas plantas no pueden usar los nitritos siendo en ocasiones tóxicos, es necesario transformarlo en nitrato, los géneros nitrobacterias, nitrococcus y nitrospira oxidan el nitrito a nitrato. 3. Reducción del nitrato. Otras bacterias reducen el nitrato a nitrito en situación de anaerobiosis. La encima es la nitrato reductasa, el nitrato se convierte en el aceptor final de electrones. El producto de la reacción, el nitrito, es muy tóxico y solo determinadas especies pueden soportarlo. Los nitratos son transformados en nitritos y estos en amoniaco o nitrógeno gas. Esta reducción se denomina reducción asimiladora del nitrato. Las bacterias aerobias Pseudomonas y Bacillus reducen el nitrato hasta nitrógeno.

Quimiosintesis Del AzufreEl azufre es un elemento abundante a lo largo de la corteza terrestre. Se encuentra

disponible como sulfato soluble o en compuestos orgánicos. En la biosfera se produce la reducción del azufre a SH2 por obra de microorganismos. Salvo en la situaciones de anaerobiosis se oxida rápidamente de forma espontanea.

El azufre lo asimilan las plantas y microorganismos, el sulfato los absorben del suelo reduciéndolo y asimilándolo como SH. Los animales no pueden realizar esta operación y ya deben recibir el azufre en su forma reducida (aminoácidos azufrados).

La bacteria Desulfovibrio reduce el sulfato a SH2 para obtener energía y llevar a cabo la oxidación de otras sustancias. Las bacterias fotosintéticas no utilizan el agua como fuente de electrones, utilizan el SH2 liberando azufre en vez del oxigeno que liberan las plantas durante la fotosíntesis. Las Chlorobacteriaceae y Thiorhodaceae realizan los procesos anteriores. Son bacterias que se encuentran en lugares de anaerobiosis pero que tienen acceso a la luz solar. La reacción de oxidación de la forma reducida a sulfato es usada por bacterias anaeróbicas para el metabolismo.

Quimiosintesis Del FosforoEl fósforo interviene en la composición del ATP, ácidos nucleídos y fosfolipidos.

Durante el ciclo del fosforo se produce la mineralización del fósforo, se solubilizan las formas insolubles así como la asimilación de los fosfatos inorgánicos.Muchos de los fosfatos de la corteza terrestre son insolubles en agua lo que hace que su disponibilidad no sea la más óptima. Los fosfatos solubles pasan de la tierra al mar por los fenómenos de lixiviación que sufre el suelo, este proceso se produce en la dirección de la tierra al mar y no al revés (porcentaje mínimo). Se hace necesario que el fosforo que se encuentra insoluble pase a soluble.

Mineralización. Los seres vivos tienen fosforo inorgánico. El proceso de mineralización se encuentra en relación con la degradación de la materia orgánica por los microorganismos. Las situaciones que favorecen esta degradación: un sustrato carbonado degradable y la presencia de nitrógeno.

Solubilización: El fósforo se encuentra en continuo movimiento desde su forma soluble a depósito de fósforo. Muchas bacterias autótrofas se encargan de llevar a cabo la solubilización. Las mismas bacterias que intervienen en el paso de ion amonio a ácido nítrico y el paso de azufre reducido a ácido sulfúrico intervienen también en la solubilidad del fósforo.

Inmovilización: El fósforo inorgánico se transforma en fósforo orgánico a través de diferentes seres vivos (en el agua las algas llevan a cabo se absorción, en el suelo las bacterias se encargan de su fijación).

Quimiosintesis Del Hierro

El hierro es otro de los elementos indispensables para el desarrollo del ser vivo, entre otras funciones es necesario para la génesis de los glóbulos rojos por su presencia en la hemoglobina, también es necesario para determinados seres vivos como pigmento transportador de del oxígeno. En la biosfera aparece como hierro orgánico, hierro inorgánico bien soluble o en sedimento. La aparición de sedimentos de hierro lo desencadenan los cambios en el pH del medio al igual que algunos microorganismos, a este grupo de bacterias se le denominan ferrobacterias - Gallionella, Siderocapsa y Sideromonas El hierro orgánico pasa a formas de mayor o menor estado de oxidación. El ion ferroso puede transformarse en ion férrico y viceversa pasando finalmente de nuevo hierro orgánico. Algunas bacterias como el Thiobacillus ferroxidans obtiene la energía a partir de la oxidación del hierro, de sulfato ferroso a sulfato férrico, con esta energía que obtienen reducen el anhídrido carbónico (reducción no fotosintética)

5.- Teoría quimiosintéticaLa teoría biosintética, o teoría quimiosintética, también llamada teoría del origen

físico-químico de la vida, es aquella que postula que los primeros organismos vivientes fueron creados a partir de elementos abióticos, gracias a las condiciones de la atmósfera primitiva. La teoría fue propuesta por A. I. Oparin y J. B. S. Haldane en 1924, en contraposición a la teoría de la generación espontánea. Se apoya en las premisas de Charles Darwin y de Friedrich Engels.

Tesis: Siguiendo la hipótesis del Big Bang, la Tierra se habría formado hace 5000 millones de años junto con el resto de los planetas del sistema solar. Pero sería hace 4.500 millones de años cuando la Tierra habría reducido su actividad volcánica y comenzado a enfriarse. Debido a la elevada concentración y combinación de moléculas como el metano, el amoníaco y el hidrógeno (el cual confería un carácter reductor a la atmósfera primitiva), se originaron compuestos orgánicos de alta masa molecular. La energía de la radiación solar, la actividad eléctrica de la atmósfera - donde se producían constantes tormentas - y fuentes de calor como los volcanes, actuaron de catalizadores en este proceso. Como resultado, dichos compuestos disueltos en los océanos, dieron origen al llamado caldo primitivo, del que surgirían a su vez a las primeras formas de vida.

Formación de coacervados: Según la experiencia de Miller, se habría comprobado la formación de elementos simples en las condiciones de la atmósfera primitiva (formada de Azufre, vapor de agua y otros gases). Continuando con la teoría, es posible que ésos elementos (N2, CO2, NH3) se unieran y formasen cadenas químicas, que con el tiempo se desarrollarían en ejemplos de Proteínas y, más tarde, moléculas de Ácidos nucleicos. Dada la ausencia de capa de ozono, es posible que tales células se creasen y fueran destruidas sin cesar por la radiación solar directa.

CONCLUSION

Quimiosíntesis consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende

en las reacciones de oxidación de determinadas sustancias inorgánicas.

Los organismos que realizan estos procesos se denominan quimoautótrofos o

quimiolitótrofos. Todos ellos son bacterias. Muchos de los compuestos reducidos que se

utilizan con el NH3, son sustancias procedentes de la descomposición de la materia

orgánica.

Al oxidarlas se transforman en sustancias minerales que pueden ser absorbidas por

las plantas. Cierran los ciclos biogeoquímicos, posibilitando la vida en el planeta. Se

distinguen dos fases una primera fase en la que se obtiene ATP y coenzima reducida, que

en las bacterias es NADH en lugar de NADPH, y en la segunda fase en la que se emplea el

ATP y el NADH para sintetizar compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicas.

En la primera fase la reacción de oxidación de las sustancias inorgánicas constituye la

fuente de energía para la fosforilación del ADP, en la cadena respiratoria, proceso

denominado fosforilación oxidativa. Parte de este ATP se emplea para provocar un

transporte inverso de electrones en la propia cadena respiratoria para la obtención de

NADH. En la segunda fase las vías metabólicas seguidas coinciden con las de la fase

oscura de la fotosíntesis.

ANEXOS

BIBLIOGRAFÍA

http://es.wikipedia.org/wiki/Quimios%C3%ADntesis

http://www.iesdionisioaguado.org/joomla/index.php?

option=com_content&view=article&id=1439:bio-resumen-

quimiosintesis&catid=105:distancia-ccnn&Itemid=155

http://ve.kalipedia.com/glosario/quimiosintesis.html?x=958

http://www.slideshare.net/alonsomaster92/quimio-sntesis