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Definição e exemplos de quimiossíntese

Definição e exemplos de quimiossíntese

A quimiossíntese é a conversão de compostos de carbono e outras moléculas em compostos orgânicos. Nesta reação bioquímica, o metano ou um composto inorgânico, como sulfeto de hidrogênio ou gás hidrogênio, é oxidado para atuar como fonte de energia. Por outro lado, a fonte de energia para a fotossíntese (o conjunto de reações através das quais o dióxido de carbono e a água são convertidos em glicose e oxigênio) utiliza a energia da luz solar para alimentar o processo.

A idéia de que os microrganismos poderiam viver com compostos inorgânicos foi proposta por Sergei Nikolaevich Vinogradnsii (Winogradsky) em 1890, com base em pesquisas conduzidas em bactérias que pareciam viver de nitrogênio, ferro ou enxofre. A hipótese foi validada em 1977, quando o Alvin submersível em águas profundas observou vermes tubulares e outras formas de vida em torno das fontes hidrotermais na fenda de Galápagos. A estudante de Harvard Colleen Cavanaugh propôs e mais tarde confirmou que os vermes tubulares sobreviveram por causa de sua relação com bactérias quimiossintéticas. A descoberta oficial da quimiossíntese é creditada a Cavanaugh.

Organismos que obtêm energia por oxidação de doadores de elétrons são chamados quimiotróficos. Se as moléculas são orgânicas, os organismos são chamados quimioorganotróficos. Se as moléculas são inorgânicas, os organismos são termos quimiolitotróficos. Em contraste, os organismos que usam energia solar são chamados fototróficos.

Quimioutotróficos e Quimio-heterotróficos

Os quimioutotróficos obtêm sua energia a partir de reações químicas e sintetizam compostos orgânicos a partir do dióxido de carbono. A fonte de energia para a quimiossíntese pode ser enxofre elementar, sulfeto de hidrogênio, hidrogênio molecular, amônia, manganês ou ferro. Exemplos de quimioautotróficos incluem bactérias e arquéias metanogênicas que vivem em respiradouros do fundo do mar. A palavra "quimiossíntese" foi originalmente cunhada por Wilhelm Pfeffer em 1897 para descrever a produção de energia pela oxidação de moléculas inorgânicas por autotróficos (quimiolitoautotrofia). Sob a definição moderna, a quimiossíntese também descreve a produção de energia via quimioorganoautotrofia.

Os quimio-heterotróficos não conseguem fixar o carbono para formar compostos orgânicos. Em vez disso, eles podem usar fontes de energia inorgânicas, como enxofre (quimiolitoheterotróficos) ou fontes de energia orgânica, como proteínas, carboidratos e lipídios (quimioorganoheterotróficos).

Onde ocorre a quimiossíntese?

A quimiossíntese foi detectada em fontes hidrotermais, cavernas isoladas, clatratos de metano, quedas de baleias e infiltrações frias. Foi levantado a hipótese de que o processo pode permitir vida abaixo da superfície da lua de Marte e da lua de Júpiter, Europa. bem como em outros lugares do sistema solar. A quimiossíntese pode ocorrer na presença de oxigênio, mas não é necessária.

Exemplo de quimiossíntese

Além de bactérias e arquéias, alguns organismos maiores dependem da quimiossíntese. Um bom exemplo é o verme tubular gigante, encontrado em grande número em torno das fontes hidrotermais profundas. Cada verme abriga bactérias quimossintéticas em um órgão chamado trifossoma. As bactérias oxidam o enxofre do ambiente do verme para produzir o alimento que o animal precisa. Usando sulfeto de hidrogênio como fonte de energia, a reação para a quimiossíntese é:

12 H2S + 6 CO2 → C6H12O6 + 6 H2O + 12 S

É muito parecido com a reação de produzir carboidrato via fotossíntese, exceto a fotossíntese libera gás oxigênio, enquanto a quimiossíntese produz enxofre sólido. Os grânulos de enxofre amarelo são visíveis no citoplasma de bactérias que realizam a reação.

Outro exemplo de quimiossíntese foi descoberto em 2013, quando foram encontradas bactérias que vivem no basalto abaixo dos sedimentos do fundo do oceano. Essas bactérias não foram associadas a uma abertura hidrotérmica. Foi sugerido que as bactérias usam hidrogênio a partir da redução de minerais na água do mar que banha a rocha. As bactérias podem reagir hidrogênio e dióxido de carbono para produzir metano.

Quimossíntese em Nanotecnologia Molecular

Embora o termo "quimiossíntese" seja mais frequentemente aplicado a sistemas biológicos, ele pode ser usado de maneira mais geral para descrever qualquer forma de síntese química provocada pelo movimento térmico aleatório dos reagentes. Por outro lado, a manipulação mecânica de moléculas para controlar sua reação é chamada de "mecanossíntese". Tanto a quimiossíntese quanto a mecanossíntese têm o potencial de construir compostos complexos, incluindo novas moléculas e moléculas orgânicas.

Recursos e leituras adicionais

  • Campbell, Neil A. et ai. Biologia. 8a ed., Pearson, 2008.
  • Kelly, Donovan P. e Ann P. Wood. "Os procariotas quimiolitotróficos". Os Procariontes, editado por Martin Dworkin, et al., 2006, pp. 441-456.
  • Schlegel, H.G. "Mecanismos de quimio-autotrofia". Ecologia marinha: um tratado abrangente e integrado sobre a vida nos oceanos e nas águas costeiras, editado por Otto Kinne, Wiley, 1975, pp. 9-60.
  • Somero, GN. "Exploração simbiótica de sulfeto de hidrogênio". Fisiologiavol. 2, n. 1, 1987, pp. 3-6.