CHIMIOTROPHES: CARACTÉRISTIQUES ET TYPES - LA BIOLOGIE - 2024

Les chimiotrophes ou chimiosynthétiques sont un groupe d'organismes pour survivre à des composés inorganiques réduits utilisés comme matière première, à partir desquels dérivent de l'énergie pour une utilisation ultérieure dans le métabolisme respiratoire.

Cette propriété de ces micro-organismes d'obtenir de l'énergie à partir de composés très simples pour générer des composés complexes, est également connue sous le nom de chimiosynthèse, c'est pourquoi ces organismes sont parfois également appelés chimiosynthétiques.

Nitrobacter est un genre de bactéries chimiotrophes

Une autre caractéristique importante est que ces microorganismes se distinguent des autres en poussant dans des milieux strictement minéraux et sans lumière, ils sont donc parfois appelés chimiolyttrophes.

caractéristiques

Habitat

Sources chaudes, habitat des bactéries chimiosynthétiques

Ces bactéries vivent là où moins de 1% de la lumière du soleil pénètre, c'est-à-dire qu'elles se développent dans l'obscurité, presque toujours en présence d'oxygène.

Cependant, le site idéal pour le développement de bactéries chimiosynthétiques sont les couches de transition entre les conditions aérobies et anaérobies.

Les sites les plus courants sont: les sédiments profonds, les abords des reliefs sous-marins ou les élévations sous-marines situées dans la partie médiane des océans, appelées dorsales médio-océaniques.

Ces bactéries sont capables de survivre dans des environnements aux conditions extrêmes. Sur ces sites, il peut y avoir des évents hydrothermaux à partir desquels de l'eau chaude s'écoule ou même un écoulement de magma.

Fonction dans l'environnement

Ces micro-organismes sont essentiels dans l'écosystème, car ils transforment les produits chimiques toxiques émanant de ces évents en nourriture et en énergie.

C'est pourquoi les organismes chimiosynthétiques jouent un rôle fondamental dans la récupération des aliments minéraux et récupèrent également l'énergie qui, autrement, serait perdue.

Autrement dit, ils favorisent le maintien de la chaîne trophique ou de la chaîne alimentaire.

Cela signifie qu'ils favorisent le transfert de substances nutritionnelles à travers les différentes espèces d'une communauté biologique, dans laquelle chacune se nourrit de la précédente et est nourriture pour la suivante, ce qui contribue à maintenir un écosystème en équilibre.

Ces bactéries contribuent également au sauvetage ou à l'amélioration de certains environnements écologiques contaminés par des accidents. Par exemple, dans les zones de déversement d'hydrocarbures, c'est-à-dire que dans ces cas, ces bactéries aident à traiter les déchets toxiques pour les convertir en composés plus sûrs.

Classification

Les organismes chimiosynthétiques ou chimiotrophes sont classés en chimioautotrophes et chimio-hétérotrophes.

Chimioautotrophes

Ils utilisent le CO ₂ comme source de carbone, étant assimilé par le cycle de Calvin et converti en composants cellulaires.

D'autre part, ils obtiennent l'énergie de l'oxydation de composés inorganiques simples réduits, tels que: l'ammoniac (NH ₃), le dihydrogène (H ₂), le dioxyde d'azote (NO ₂ ^-), le sulfure d'hydrogène (H ₂ S), soufre (S), trioxyde de soufre (S ₂ O ₃ ^-) ou ion fer (Fe ₂ ⁺).

Autrement dit, l'ATP est généré par phosphorylation oxydative pendant l'oxydation de la source inorganique. Par conséquent, ils sont autosuffisants, ils n'ont pas besoin d'un autre être vivant pour survivre.

Chimiohétérotrophes

Contrairement aux précédents, ceux-ci obtiennent de l'énergie par l'oxydation de molécules organiques réduites complexes, telles que le glucose par glycolyse, les triglycérides par oxydation bêta et les acides aminés par désamination oxydative. De cette manière, ils obtiennent des molécules d'ATP.

D'un autre côté, les organismes chimio-hétérotrophes ne peuvent pas utiliser le CO ₂ comme source de carbone, comme le font les organismes chimioautotrophes.

Types de bactéries chimiotrophes

Bactéries soufrées incolores

Comme leur nom l'indique, ce sont des bactéries qui oxydent le soufre ou ses dérivés réduits.

Ces bactéries sont strictement aérobies et sont responsables de la transformation du sulfure d'hydrogène produit lors de la décomposition de la matière organique, pour le convertir en sulfate (SO ₄ ^-2), un composé qui sera éventuellement utilisé par les plantes.

Le sulfate acidifie le sol à un pH d'environ 2, en raison de l'accumulation de protons H ⁺ et de l'acide sulfurique se forme.

Cette caractéristique est utilisée par certains secteurs de l'économie, en particulier dans l'agriculture, où ils peuvent corriger des sols extrêmement alcalins.

Cela se fait en introduisant du soufre en poudre dans le sol, de sorte que les bactéries spécialisées présentes (sulfobactéries) oxydent le soufre et équilibrent ainsi le pH du sol à des valeurs adaptées à l'agriculture.

Toutes les espèces chimolytrophiques oxydant le soufre sont gram-négatives et appartiennent au phylum des protéobactéries. Un exemple de bactérie qui oxyde le soufre est Acidithiobacillus thiooxidans.

Certaines bactéries peuvent accumuler du soufre élémentaire insoluble (S ⁰) sous forme de granules à l'intérieur de la cellule, à utiliser lorsque les sources externes de soufre sont épuisées.

Bactéries azotées

Dans ce cas, les bactéries oxydent les composés azotés réduits. Il en existe deux types, les bactéries nitrosantes et les bactéries nitrifiantes.

Les premiers sont capables d'oxyder l'ammoniac (NH3), qui est généré par la décomposition de la matière organique pour la transformer en nitrites (NO ₂), et les seconds transforment les nitrites en nitrates (NO ₃ ^-), composés utilisables par les plantes..

Le genre Nitrosomonas est le genre Nitrosomonas et comme bactéries nitrifiantes le genre Nitrobacter.

Bactéries de fer

Ces bactéries sont acidophiles, c'est-à-dire qu'elles nécessitent un pH acide pour survivre, car à pH neutre ou alcalin, les composés ferreux s'oxydent spontanément, sans qu'il soit nécessaire de la présence de ces bactéries.

Par conséquent, pour que ces bactéries puissent oxyder des composés de fer ferreux (Fe ²⁺) en ferrique (Fe ³⁺), le pH du milieu doit nécessairement être acide.

Il est à noter que les bactéries du fer dépensent la majeure partie de l'ATP produit dans les réactions de transport inverse d'électrons, pour obtenir le pouvoir réducteur nécessaire à la fixation du CO ₂.

C'est pourquoi ces bactéries doivent oxyder de grandes quantités de Fe ⁺² pour pouvoir se développer, car peu d'énergie est libérée du processus d'oxydation.

Exemple: la bactérie Acidithiobacillus ferrooxidans transforme le carbonate de fer présent dans les eaux acides qui traversent les mines de charbon en oxyde de fer.

Toutes les espèces chimiolythrophes oxydant le fer sont gram-négatives et appartiennent au phylum des protéobactéries.

D'autre part, toutes les espèces qui oxydent le fer sont également capables d'oxyder le soufre, mais pas l'inverse.

Bactéries d'hydrogène

Ces bactéries utilisent l'hydrogène moléculaire comme source d'énergie pour produire de la matière organique et utilisent le CO ₂ comme source de carbone. Ces bactéries sont des chimioautotrophes facultatives.

On les trouve principalement dans les volcans. Le nickel est essentiel dans son habitat, car toutes les hydrogénases contiennent ce composé en tant que cofacteur métallique. Ces bactéries n'ont pas de membrane interne.

Dans son métabolisme, l'hydrogène est incorporé dans une hydrogénase de la membrane plasmique, transloquant les protons vers l'extérieur.

De cette manière, l'hydrogène externe passe à l'intérieur en agissant comme une hydrogénase interne, convertissant le NAD ⁺ en NADH, qui, avec le dioxyde de carbone et l'ATP, passent au cycle de Calvin.

Les bactéries Hydrogenomonas sont également capables d'utiliser un certain nombre de composés organiques comme sources d'énergie.

Références

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2. Contributeurs Wikipedia, «Chemiotroph», Wikipedia, The Free Encyclopedia, en.wikipedia.org
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4. González M, González N. Manuel de microbiologie médicale. 2e édition, Venezuela: Direction des médias et des publications de l'Université de Carabobo; 2011.
5. Jimeno, A. et Ballesteros, M. 2009. Biologie 2. Groupe promoteur de Santillana. ISBN 974-84-7918-349-3