O que é Quimiossíntese?

udantes de biologia, existem diferentes razões pelas quais você decidiu estudar esta disciplina, e você precisa usar a observação e a experimentação para desenvolver o entendimento correto do mundo natural. É necessário estudar departamentos diferentes, incluindo biotecnologia, biologia molecular, ecologia, microbiologia, genética e assim por diante. O que é quimiossíntese? Se você precisar responder a essa pergunta em trabalhos acadêmicos, aprenda mais sobre essa conversão biológica de 1 ou mais moléculas de carbono e nutrientes em alguma matéria orgânica, usando a oxidação de substâncias químicas inorgânicas como a principal fonte de energia. Por exemplo, se você é convidado pelos professores a escrever um excelente ensaio de definição sobre esse assunto, certifique-se de que ele esteja concentrado em explicar seu significado em biologia. Você pode analisá-lo a partir da posição do seu significado científico ou da posição de alguém que define este termo.

Basicamente, é tudo sobre o processo que organismos específicos usam para obter a energia necessária para produzir alimentos, e é bastante semelhante à fotossíntese (mas sem usar a luz do sol). Essa energia é obtida da oxidação de substâncias químicas inorgânicas que os organismos podem encontrar em seu ambiente natural. Esse processo ocorre em uma ampla gama de bactérias e archaea, portanto, você deve entender que as formas de vida que o utilizam para obter energia suficiente podem ser encontradas em muitos ambientes, como depósitos de petróleo, solo, condições extremas e assim por diante. Eles são facilmente adaptados a diferentes circunstâncias, e é por isso que alguns cientistas pensam que eles são os descendentes diretos das primeiras formas de vida.

O que é quimiossíntese? É tudo sobre o processo de conversão de carbono (metano ou dióxido de carbono) em moléculas orgânicas, mas sem a presença de luz solar. É possível usar sulfeto de hidrogênio ou metano como a principal fonte de energia para fazer essa reação importante. Tenha em mente que certas bactérias podem fazer isso na área do mar afótico e em outros ambientes extremos. Além disso, outros organismos consomem essas bactérias para que toda a cadeia alimentar não seja dependente apenas da luz solar.

Uma variedade de métodos

Como um estudante que estuda biologia, você deve saber que os organismos que produzem seus alimentos a partir de substâncias químicas inorgânicas diferentes são chamados de autótrofos. Sua comida consiste de carboidratos, incluindo glicose, mas requer muita energia para fabricar. Os autótrofos usam a luz do sol para realizar a fotossíntese quando ela está disponível, mas naqueles lugares onde não há luz solar, tipos específicos evoluíram e usam uma energia química (eles são chamados de quimioautotróficos). Existem muitos métodos que surgiram, e todos eles podem ser determinados por substâncias químicas e condições disponíveis. Não se esqueça disso ao fazer sua definição de curso em biologia.

Você também precisa saber que a quimiossíntese usa reações específicas de oxidação-redução (elas também são chamadas de reações redox) para fornecer a energia necessária para produzir carboidratos a partir da água e do dióxido de carbono. Eles envolvem a perda de elétrons de uma substância e adicioná-los a outra. A substância que os recebe (que geralmente é oxigênio) deve ser reduzida, enquanto a outra (que fornece elétrons) é oxidada. Leve em conta que esse tipo de redução exige muita energia, mas a boa notícia é que a oxidação a libera. Isso significa que as duas reações ocorrem juntas, mas as usadas na quimiossíntese levam à liberação total de energia.

Quando se trata de fotossíntese, suas reações reais são bastante complexas porque envolvem muitos passos. Você pode resumi-los em termos de produtos finais e matérias-primas, incluindo a comida que vem como alguns carboidratos. Quando houver suficientes sulfetos, eles podem ser oxidados para produzir sulfatos ou enxofre. Além disso, o ferro pode ser oxidado, enquanto o metano (que pode estar presente como um gás natural) é uma grande fonte de carbono e energia para muitos microorganismos, além de ser um subproduto da quimiossíntese para outros organismos. Lembre-se que a oxidação da amônia em nitratos e nitritos é o outro método que pode fornecer algumas formas de vida com a fonte de energia necessária. O que é quimiossíntese? Existem muitos organismos (chamados extremófilos) que o utilizam para produzir alimentos em ambientes específicos com extrema pressão, temperatura, salinidade e outras condições que são consideradas hostis à maioria dos organismos. Eles têm diferentes adaptações que permitem que eles sobrevivam, incluindo enzimas únicas que não podem ser desativadas por altos níveis de temperatura.

O que os alunos devem saber sobre os ambientes

É verdade que as fontes hidrotermais pertencem aos ambientes mais notáveis do planeta. Leve em conta que eles consistem nos fluxos de água quente e rica em produtos químicos que se derramam do fundo do oceano quando se trata de zonas geologicamente ativas (como cordões meso-oceânicos). Essas áreas podem parecer hostis à vida porque não há luz, suas temperaturas são muito baixas e estão cheias de substâncias tóxicas e nocivas. No entanto, eles ainda têm diferentes ecossistemas prósperos que são apoiados pelos microorganismos envolvidos na quimiossíntese. Eles incluem bactérias e archaea: dois grupos de organismos que parecem semelhantes, mas são geneticamente e quimicamente diferentes. Certifique-se de que você se lembra disso ao fazer sua declaração pessoal sobre este assunto.

Outro fato importante que deve ser mencionado é que a água quente produzida por fontes hidrotermais específicas é bastante rica em sulfetos, e eles são usados por micróbios para quimiossíntese enquanto liberam metano como subproduto (esses microorganismos são chamados de metanogênicos). Existem outros micróbios quimiossintéticos que obtêm a energia de que necessitam pela oxidação do metano, convertendo assim sulfatos em sulfetos durante este processo. Não se esqueça de que esse tipo de oxidação também ocorre nas áreas em que o petróleo se infiltra no fundo do oceano.

Você deve perceber que as ecologias que cercam as aberturas do fundo do mar são mais ricas em comparação com aquelas que são colocadas longe dessa fonte química, e isso significa que elas devem sobreviver apenas em matéria orgânica morta. O que é quimiossíntese? As formas de vida quimiossintéticas são importantes não apenas porque fornecem a base necessária para que grupos maiores de organismos que as consomem sobrevivam, mas também formam relações simbióticas significativas com os outros. Há um grande exemplo: vermes tubulares começam suas vidas com um intestino e uma boca usada para absorver um grande número de bactérias quimiossintéticas. Eles perdem a boca em um estágio posterior e continuam sobrevivendo comendo os alimentos produzidos pelas bactérias internas.

Preste atenção aos microrganismos extremófilos quimiossintéticos que podem ser encontrados em fontes termais (é onde sobrevivem devido à oxidação de amônia e enxofre) e rochas abaixo da superfície (é onde obtêm energia suficiente oxidando o ferro). Além disso, a quimiossíntese ocorre em locais mais comuns, como o solo onde as bactérias nitrificantes convertem amônia em nitratos e nitritos. Outro grande exemplo é sobre as archaea que geram metano (esses microorganismos podem ser encontrados em pântanos, pântanos).

O papel importante e usos da quimiossíntese

O que é quimiossíntese? Se você já conhece a resposta para essa pergunta, você deve ser capaz de dizer aos outros mais sobre o seu papel e usos importantes. Por exemplo, concentre-se em bactérias nitrificantes no solo porque elas fornecem o nitrogênio necessário às plantas, e isso significa que elas são importantes para todo o ciclo do nitrogênio. Todos os animais e plantas não podem sobreviver sem eles! Há certas sugestões de que as primeiras formas de vida também usaram quimiossíntese para produzir compostos orgânicos dos inorgânicos, e esse processo pode ser responsável por estabelecer a vida neste planeta. Os cientistas continuam sugerindo maneiras e métodos diferentes nos quais os quimioautótrofos podem ser usados, como usá-los para produzir metano como combustível. Tenha em mente que a maioria desses organismos vive de produtos químicos tóxicos e libera subprodutos inofensivos, e é por isso que é possível usá-los para desintoxicar tipos específicos de resíduos perigosos.

Outros planetas e quimiossíntese

Se você precisar concluir uma tarefa acadêmica, como um artigo sobre turabian, sobre esse tópico, saiba mais sobre a capacidade de certos organismos de quimiossíntese sobreviverem em condições e ambientes extremos. É por isso que alguns cientistas pensam que essas formas de vida podem existir em outros planetas também (especialmente naqueles ambientes que não são adequados para tipos de vida mais comuns e familiares). Há muitos experimentos sugerindo que alguns desses organismos podem sobreviver abaixo da superfície de Marte, porque os traços de metano encontrados em sua atmosfera podem ser resultado das atividades de microorganismos metanogênicos. Além disso, outro local potencial para essa forma de vida é Europa (uma das luas de Júpiter), onde a água líquida pode existir sob a superfície.

Nanotecnologia Molecular e Quimiossíntese

Este termo é usado neste campo de forma bastante ampla e refere-se a uma síntese química que envolve as reações que ocorrem devido a qualquer movimento térmico aleatório. Atualmente, essa classe abrange quase toda a química sintética, por isso é fácil encontrar exemplos de estudos de caso relevantes. Diferentes processos de engenharia química são apresentados como a biomimética desse fenômeno natural. Pode ser contrastado com a mecanossíntese, que é um processo hipotético que envolve moléculas individuais que são mecanicamente manipuladas para possibilitar o controle de reações específicas às especificações humanas.

Você já deve saber que a fotossíntese e outros processos naturais similares são responsáveis pela criação de moléculas muito complexas contidas nas formas de RNA e DNA. Além disso, os nanotubos de carbono podem ser produzidos pela cadeia de reações não-biológicas específicas projetadas usando um modelo básico de biologia. Usar a quimiossíntese pode reforçar a visão de que existem diferentes ferramentas alternativas para criar proteínas complexas desenvolvidas naturalmente, e nem todas dependem da fotossíntese e da clorofila.

Fatos Históricos Básicos

Você sabia? O conhecimento das pessoas sobre quimiossíntese e tudo relacionado a suas comunidades é bastante novo e foi trazido à luz pela exploração do oceano. Um dos detalhes mais importantes que você deve saber ao aprender como escrever um paper de reação sobre este assunto é que as comunidades associadas às fontes hidrotermais literalmente chocaram o mundo científico quando as pessoas as observaram pela primeira vez no fundo do mar (1977). Essa descoberta, além de explorar os vazamentos de metano de água fria, deu às pessoas uma visão completamente nova da produção primária, mas a principal ironia é que, quando souberam o que procurar, mudaram para outros ecossistemas comuns ricos em sulfitos de hidrogênio, incluindo salinas.

Diferenças entre Quimiossíntese e Fotossíntese

Ambos são processos usados pelos organismos para produzir os alimentos de que precisam, mas a principal diferença é que a quimiossíntese usa energia química, enquanto a fotossíntese funciona à luz do sol. Todos os ecossistemas existentes dependem da capacidade dos organismos de converter compostos inorgânicos específicos em alimentos explorados e consumidos por outros. Na maioria dos casos, a produção primária de alimentos acontece devido à fotossíntese alimentada pela luz do sol, mas em alguns ambientes isso acontece através da quimiossíntese que funciona com energia química, e ambos os processos alimentam todas as formas de vida no planeta.