Las bacterias reductoras de arsenato son bacterias que reducen los arseniatos. Las bacterias reductoras de arseniato son omnipresentes en las aguas subterráneas contaminadas con arsénico (ambiente acuoso). [1] Los arsenatos son sales o ésteres del ácido arsénico (H 3 AsO 4 ), que consisten en el ion AsO 4 3− . Son oxidantes moderados que pueden reducirse a arsenitos y arsina. El arseniato puede servir como aceptor de electrones respiratorios para la oxidación de sustratos orgánicos y H 2 S o H 2 . [2] Los arseniatos se encuentran naturalmente en minerales como la adamita, la alarsita, la legrandita y la eritrita, y como arseniatos hidratados o anhidros. Los arseniatos son similares afosfatos ya que el arsénico (As) y el fósforo (P) se encuentran en el grupo 15 (o VA) de la tabla periódica. A diferencia de los fosfatos, los arsenatos no se pierden fácilmente de los minerales debido a la intemperie. Son la forma predominante de arsénico inorgánico en ambientes aeróbicos acuosos. Por otro lado, el arsenito es más común en ambientes anaeróbicos, más móvil y más tóxico que el arseniato. [2] El arsenito es de 25 a 60 veces más tóxico y más móvil que el arseniato en la mayoría de las condiciones ambientales. [3] El arseniato puede provocar envenenamiento, ya que puede reemplazar el fosfato inorgánico en el paso de gliceraldehído-3-fosfato --> 1,3-bifosfoglicerato de la glucólisis, produciendo en su lugar 1-arseno-3-fosfoglicerato. Aunque la glucólisis continúa, se pierde 1 molécula de ATP. Por lo tanto, el arseniato es tóxico debido a su capacidad para desacoplar la glucólisis. El arsenato también puede inhibir la conversión de piruvato en acetil-CoA, bloqueando así el ciclo TCA , lo que resulta en una pérdida adicional de ATP.
El arseniato es la principal forma de arsénico en ambientes oxidantes; sin embargo, en un estudio, las bacterias del suelo contaminado con arsénico en un sitio de fundición pudieron reducir As (+5) a As (+3) en condiciones anaeróbicas a una concentración de arsénico de hasta 75 mg/L. [3] Las bacterias que respiran arseniato y Archaea también se han aislado recientemente de una diversidad de entornos naturales, incluidos arroyos y sedimentos de agua dulce, lagos alcalinos y salinos, y fuentes termales. [3] Sin embargo, las bacterias reductoras de arseniato pueden existir en cantidades bajas hasta que se les proporcionen nuevas fuentes de carbono, especialmente y posiblemente la presión selectiva de concentraciones más altas de arsénico. [4]Algunos lugares comunes con bacterias reductoras de arseniato que están causando problemas importantes de contaminación al liberar arsénico en el agua potable en pozos poco profundos incluyen Bangladesh, el medio oeste de Estados Unidos y las provincias marítimas canadienses. [5]
El arsénico (+3) alimenta la fotosíntesis anoxigénica, como en las biopelículas de aguas termales de Mono Lake, California. La fotosíntesis anoxigénica, o fotosíntesis que no produce oxígeno y es común con las bacterias fotosintéticas y ciertas cianobacterias , utiliza donantes de electrones distintos del agua para reducir el CO 2 para incorporarlo a la biomasa. Este mecanismo de fotoautotrofia generalmente utiliza sulfuro de hidrógeno (H 2 S) como donante de electrones y un solo fotosistema como catalizador, oxidando el sulfuro a azufre y sulfato para apoyar el crecimiento de fotótrofos en ambientes sulfurosos anóxicos expuestos a la luz, como esteras microbianas laminadas. y picnoclinas de lagos estratificados.
Las bacterias reductoras de arseniato obtienen su energía de la reducción de arseniato (As(+5)) a arsenito (As(+3)) a través de las enzimas arseniato reductasa. As(+5) puede reducirse directamente a As(+3) mediante procariotas reductoras de arseniato disimilatorio ( DARP ) , produciendo energía para apoyar su crecimiento. [3] Sintetizan moléculas orgánicas utilizando la energía de las reacciones redox del arsénico . [6] El proceso de reducción completo dura unas 21 horas. [3] Los procariotas disimilatorios que respiran As (+5) consisten en un grupo filogenético diverso , que incluye Chrysiogenes , Bacillus , Desulfomicrobium , Sulfurospirillum, Shewanella , Citrobacter y especies de Sulfurihydrogenibium . Algunas especies específicas incluyen Klebsiella oxytoca , Citrobacter freundii y Bacillus anthracis . Aunque la capacidad de respirar As(+5) se distribuye entre varios grupos filogenéticos, el mecanismo de reducción de As(+5) en estos organismos parece estar conservado. [4]