Quimiossíntese

Quimiossíntese – Definição

Quimiossíntese é o processo em que os hidratos de carbono são produzidos a partir de dióxido de carbono e água com nutrientes químicos como a fonte de energia, em vez de a energia solar.

Síntese dos hidratos de carbono a partir de dióxido de carbono e água utilizando energia obtida a partir da oxidação química de compostos inorgânicos simples.

Esta forma de síntese está limitado a certas bactérias e fungos.

Quimiossíntese – O que é

A Quimiossíntese é um processo de obtenção de energia praticado por algumas bactérias e que diferente da Fotossíntese, não utiliza a luz solar.

A quimiossíntese é um processo que certos organismos usam para obter energia para a produção de alimentos, semelhante à fotossíntese, mas sem o uso da luz solar.

A energia vem da oxidação de produtos químicos inorgânicos que os organismos encontram em seu ambiente. O processo ocorre em muitas bactérias e em outro grupo de organismos conhecido como archaea.

As formas de vida que usam esse método para obter energia são encontradas em uma variedade de ambientes, incluindo solo, intestinos de mamíferos, depósitos de petróleo e em condições extremas, como em torno de fontes hidrotermais no fundo do oceano. Eles são adaptados a circunstâncias que podem ter sido comuns há bilhões de anos, levando alguns cientistas a teorizar que eles podem ser descendentes diretos da vida mais antiga na Terra.

Quimiossíntese – Métodos

Quimiossíntese

Organismos que fazem sua própria comida a partir de produtos químicos inorgânicos, em vez de usar materiais orgânicos já existentes, são conhecidos como autótrofos. Os alimentos consistem em carboidratos, como a glicose, mas requerem energia para serem produzidos. Onde a luz solar está disponível, os autótrofos geralmente a usam para realizar a fotossíntese, mas em lugares onde a luz não chega, diferentes tipos evoluíram que usam energia química.

As formas de vida que fazem isso são conhecidas como quimiotróficos. Vários métodos diferentes surgiram, determinados pelas condições e pelos produtos químicos disponíveis.

A quimiossíntese usa reações de redução de oxidação, também conhecidas como reações redox, para fornecer a energia necessária para fabricar carboidratos a partir de dióxido de carbono e água.

Esse tipo de reação envolve a perda de elétrons de uma substância e a adição de elétrons a outra. Diz-se que a substância que recebe os elétrons – geralmente o oxigênio – foi reduzida, enquanto a que os fornece foi oxidada. A redução requer energia, mas a oxidação a libera. As duas reações sempre ocorrem juntas, mas aquelas usadas na quimiossíntese resultam em uma liberação geral de energia.

Assim como na fotossíntese, as reações reais são muito complexas e envolvem várias etapas, mas podem ser resumidas em termos de matérias-primas e produtos finais, um dos quais será o alimento na forma de algum tipo de carboidrato. Onde houver sulfuretos, eles podem ser oxidados, produzindo enxofre ou sulfatos. O ferro também pode ser oxidado, passando de uma forma conhecida como ferro II para o ferro III, que possui um elétron a menos. O metano, que está presente em alguns lugares como gás natural, pode ser uma fonte de energia e carbono para alguns microrganismos e também é um subproduto da quimiossíntese por alguns outros organismos. A oxidação da amônia a nitritos e nitratos é outro método que fornece energia para algumas formas de vida.

Muitos dos organismos que usam quimiossíntese para fabricar alimentos vivem em ambientes com temperaturas extremas, pressões, salinidade ou outras condições que são hostis à maioria da vida.

Eles são conhecidos como extremófilos. Eles têm várias adaptações que os permitem sobreviver, como enzimas incomuns que não são desativadas por altas temperaturas.

Quimiossíntese – Ambientes

As fontes hidrotermais estão entre os ambientes mais notáveis do planeta. Eles consistem em riachos de água quente e rica em substâncias químicas que jorram do fundo do oceano em áreas geologicamente ativas, como as dorsais meso-oceânicas. Embora aparentemente hostis à vida, sem luz, temperaturas próximas a 100 ° C e cheios de produtos químicos que são tóxicos para a maioria das formas de vida, eles têm ecossistemas prósperos e diversos sustentados por microrganismos quimiossintéticos. Esses micróbios consistem em bactérias e também arqueas, um grupo muito antigo de organismos que são superficialmente semelhantes, mas química e geneticamente muito diferentes.

A água quente produzida pelas fontes hidrotermais é muito rica em sulfetos, que os micróbios usam para quimiossíntese, às vezes liberando metano como subproduto.

Os microrganismos que produzem esse gás são conhecidos como metanógenos. Outros micróbios quimiossintéticos neste ambiente obtêm energia pela oxidação do metano, convertendo sulfato em sulfeto no processo.

A oxidação do metano também ocorre em áreas onde o petróleo – uma mistura de hidrocarbonetos incluindo o metano – penetra no fundo do mar.

As ecologias que cercam as aberturas do fundo do mar são muito mais ricas do que aquelas mais distantes dessas fontes químicas, que devem sobreviver apenas com matéria orgânica morta que desce lentamente das águas acima. As formas de vida quimiossintética não apenas fornecem a base para comunidades maiores de organismos que consomem os micróbios para sobreviver, mas também formam importantes relações simbióticas com outros organismos. Um exemplo interessante é o verme tubular, que começa a vida com a boca e o intestino, que usa para absorver um grande número de bactérias quimiossintéticas. Em um estágio posterior, ele perde a boca e continua a sobreviver consumindo os alimentos produzidos por suas bactérias internas.

Microrganismos extremófilos quimiossintéticos foram encontrados em fontes termais, onde sobrevivem pela oxidação de enxofre ou amônia, e em rochas bem abaixo da superfície, onde obtêm energia pela oxidação do ferro. A quimiossíntese também ocorre em locais mais familiares. Por exemplo, no solo, bactérias nitrificantes convertem amônia em nitritos e nitratos, enquanto arqueias geradoras de metano podem ser encontradas em pântanos e pântanos, em esgotos e nos intestinos de mamíferos.

Importância e Possíveis Usos

As bactérias nitrificantes do solo fornecem nitrogênio utilizável para as plantas e são uma parte crucial do ciclo do nitrogênio – sem elas, as plantas e os animais não poderiam existir.

A síntese de compostos orgânicos por bactérias ou outros organismos vivos utilizam a energia derivada de reações que envolvem produtos químicos inorgânicos, normalmente, na ausência de luz solar.

É muito possível que as primeiras formas de vida usassem a quimiossíntese para criar compostos orgânicos a partir dos inorgânicos e, portanto, esses processos podem ser responsáveis pelo estabelecimento da vida na Terra. Os cientistas sugeriram uma série de maneiras pelas quais os quimiotróficos podem ser bem utilizados. Por exemplo, eles podem ser usados para gerar metano para combustível.

Como muitos desses organismos vivem de produtos químicos tóxicos para os humanos e liberam subprodutos inofensivos, eles também podem ser usados para desintoxicar certos tipos de resíduos tóxicos.

Quimiossíntese e outros planetas

A capacidade de alguns organismos quimiossintéticos de prosperar em condições extremas levou alguns cientistas a sugerir que tais formas de vida podem existir em outros planetas, em ambientes que não seriam adequados para tipos de vida mais familiares. Experimentos sugerem que alguns organismos quimiossintéticos podem sobreviver e crescer abaixo da superfície de Marte, e especula-se que traços de metano encontrados na atmosfera marciana podem ser o resultado da atividade de microrganismos metanogênicos. Outro local possível para vida extraterrestre é a lua coberta de gelo de Júpiter, Europa, onde se pensa que existe água líquida sob a superfície.

Porque é que a quimiossíntese é importante?

As bactérias quimiossintéticas do mar profundo constituem a base de uma teia alimentar variada que inclui camarões, vermes tubulares, bivalves, peixes, caranguejos e polvos.

Todos estes animais têm que estar adaptados para sobreviver no ambiente extremo das fontes hidrotermais: escuridão total; temperatura das águas entre 2°C (no ambiente da água do mar) e 400°C (na abertura das fontes); pressões centenas de vezes superiores às observadas ao nível do mar e concentrações elevadas de sulfuretos e outros químicos tóxicos.

Bactérias autótrofas quimiossintetizantes:

Como são autótrofas também fabricam seu próprio alimento, o que muda neste caso em relação a fotossíntese é a fonte de energia para a ocorrência da reação.

Enquanto os seres fotossintetizantes utilizam energia luminosa, os quimiossintetizantes utilizam energia química proveniente da oxidação de substâncias inorgânicas que se encontram no solo.

Geralmente as bactérias que participam do ciclo do nitrogênio (bactérias nitrificantes) são os principais exemplos de bactérias quimiossintetizantes.

O que são bactérias quimiossintéticas?

Quimiossíntese

Sem o sol, a maioria das formas de vida na Terra morreria. No entanto, as bactérias quimiossintéticas são únicas, pois não dependem da luz do sol para produzir sua energia.

Encontradas em algumas das regiões mais escuras de nosso planeta, principalmente no fundo do oceano, essas formas de vida usam dióxido de carbono e água, bem como sulfeto de hidrogênio, encontrado em fontes hidrotermais profundas para liberar glicose e ácido sulfúrico. Outra coisa realmente notável sobre esses organismos é que eles são considerados alguns dos organismos mais antigos de nosso planeta e provavelmente os organismos que iniciariam a vida em outros planetas.

Por que as bactérias que vivem nas profundezas do oceano dependem de compostos químicos em vez da luz solar para obter energia para fazer comida?

Na Quimiossíntese a maioria dos autótrofos produzem alimentos por fotossíntese, mas esta não é a única maneira que os autótrofos produzem alimentos.

Algumas bactérias produzem alimentos por outro processo, que usa energia química em vez de energia luminosa.

Este processo é denominado quimiossíntese.

Na quimiossíntese, uma ou mais moléculas de carbono (geralmente dióxido de carbono ou metano, CH₄) e nutrientes são convertidos em matéria orgânica, usando a oxidação de moléculas inorgânicas (como gás hidrogênio, sulfeto de hidrogênio (H₂S) ou amônia (NH₃)) ou metano como fonte de energia, em vez de luz solar.

Na quimiossíntese de sulfeto de hidrogênio, na presença de dióxido de carbono e oxigênio, carboidratos (CH₂O) podem ser produzidos:

CO₂ + O₂ + 4H₂S  CH₂O + 4S + 3H₂O

Muitos organismos que usam quimiossíntese são extremófilos, vivendo em condições adversas, como na ausência de luz solar e uma ampla gama de temperaturas da água, alguns se aproximando do ponto de ebulição.

Algumas bactérias quimiossintéticas vivem em torno de respiradouros no fundo do oceano, conhecidos como “fumantes negros”. Compostos como o sulfeto de hidrogênio, que fluem das aberturas do interior da Terra, são usados pelas bactérias como energia para fazer comida. Os consumidores que dependem dessas bactérias para produzir alimentos incluem vermes tubulares gigantes.

Esses organismos são conhecidos como quimioautotróficos. Muitos microrganismos quimiossintéticos são consumidos por outros organismos no oceano, e associações simbióticas entre esses organismos e os heterótrofos respirantes são bastante comuns.

Vermes tubulares

Os vermes tubulares nas profundezas da fenda de Galápagos obtêm sua energia de bactérias quimiossintéticas. Os vermes tubulares não têm boca, olhos ou estômago.

Sua sobrevivência depende de uma relação simbiótica com os bilhões de bactérias que vivem dentro deles. Essas bactérias convertem os produtos químicos que saem das fontes hidrotermais em alimento para o verme.

Fonte: www.wisegeek.org/www.cienciaviva.pt/marista.edu.br/bio.libretexts.org/news.stanford.edu