Los fotoheterótrofos ( Gk : foto = luz, hetero = (an) otro, trofeo = alimento) son fotótrofos heterótrofos , es decir, son organismos que utilizan la luz para obtener energía, pero no pueden utilizar el dióxido de carbono como única fuente de carbono. En consecuencia, utilizan compuestos orgánicos del medio ambiente para satisfacer sus requerimientos de carbono; estos compuestos incluyen carbohidratos , ácidos grasos y alcoholes . Ejemplos de organismos fotoheterótrofos incluyen bacterias púrpuras sin azufre , bacterias verdes sin azufre y heliobacterias.. [1] Investigaciones recientes han indicado que el avispón oriental y algunos pulgones pueden utilizar la luz para complementar su suministro de energía. [2]
Investigar
Los estudios han demostrado que las mitocondrias de los mamíferos también pueden capturar la luz y sintetizar ATP cuando se mezclan con un metabolito de la clorofila que captura la luz. [3] Una investigación demostró que el mismo metabolito, cuando se alimenta al gusano Caenorhabditis elegans, aumenta la síntesis de ATP tras la exposición a la luz, junto con un aumento de la esperanza de vida. [4]
Metabolismo
Los fotoheterótrofos generan ATP usando luz, en una de dos formas: [5] [6] usan un centro de reacción basado en bacterioclorofila , o usan una bacteriorrodopsina . El mecanismo basado en la clorofila es similar al utilizado en la fotosíntesis, donde la luz excita las moléculas en un centro de reacción y provoca un flujo de electrones a través de una cadena de transporte de electrones (ETS). Este flujo de electrones a través de las proteínas hace que los iones de hidrógeno se bombeen a través de una membrana. La energía almacenada en este gradiente de protones se utiliza para impulsar la síntesis de ATP . A diferencia de los fotoautótrofos , los electrones fluyen solo en una vía cíclica: los electrones liberados del centro de reacción fluyen a través del ETS y regresan al centro de reacción. No se utilizan para reducir ningún compuesto orgánico. Las bacterias púrpuras sin azufre , las bacterias verdes sin azufre y las heliobacterias son ejemplos de bacterias que llevan a cabo este esquema de fotoheterotrofia.
Otros organismos, incluidas las halobacterias y flavobacterias [7] y los vibrios [8] tienen bombas de protones a base de rodopsina púrpura que complementan su suministro de energía. La versión arqueal se llama bacteriorrodopsina , mientras que la versión eubacteriana se llama proteorrodopsina . La bomba consta de una única proteína unida a un derivado de la vitamina A, la retina . La bomba puede tener pigmentos accesorios (p. Ej., Carotenoides ) asociados con la proteína. Cuando la luz es absorbida por la molécula de la retina, la molécula se isomeriza. Esto hace que la proteína cambie de forma y bombee un protón a través de la membrana. El gradiente de iones de hidrógeno se puede utilizar para generar ATP, transportar solutos a través de la membrana o impulsar un motor flagelar . Una flavobacteria en particular no puede reducir el dióxido de carbono usando luz, pero usa la energía de su sistema de rodopsina para fijar el dióxido de carbono a través de la fijación anaplerótica . [7] La flavobacteria sigue siendo un heterótrofo ya que necesita compuestos de carbono reducidos para vivir y no puede subsistir solo con luz y CO 2 . No puede realizar reacciones en forma de
- n CO 2 + 2n H 2 D + fotones → (CH 2 O) n + 2n D + n H 2 O,
donde H 2 D puede ser agua, H 2 S u otro compuesto / compuestos que proporcionan los electrones y protones reductores; el H 2D + 2 par O representa una forma oxidada.
Sin embargo, puede fijar carbono en reacciones como:
- CO 2 + piruvato + ATP (de fotones ) → malato + ADP + P i
donde el malato u otras moléculas útiles se obtienen de otra manera descomponiendo otros compuestos por
- carbohidrato + O 2 → malato + CO 2 + energía.
Este método de fijación de carbono es útil cuando los compuestos de carbono reducido son escasos y no pueden desperdiciarse como CO 2 durante las interconversiones, pero la energía es abundante en forma de luz solar.
Diagrama de flujo
- Autótrofo
- Quimioautótrofo
- Fotoautótrofo
- Heterótrofo
- Quimioheterótrofo
- Fotoheterótrofo
Ver también
- Grupos nutricionales primarios
Referencias
- ^ Bryant, DA; Frigaard, N.-U. (Noviembre de 2006). "Fotosíntesis procariota y fototrofia iluminada". Trends Microbiol . 14 (11): 488–496. doi : 10.1016 / j.tim.2006.09.001 . PMID 16997562 .
- ^ Valmalette, JC; Dombrovsky, A .; Brat, P .; Mertz, C .; Capovilla, M .; Robichon, A. (2012). "Transferencia de electrones inducida por luz y síntesis de ATP en un insecto sintetizador de caroteno" . Informes científicos . 2 : 579. Código Bibliográfico : 2012NatSR ... 2E.579V . doi : 10.1038 / srep00579 . PMC 3420219 . PMID 22900140 .
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- ^ Xu, Chen; Zhang, Junhua; Mihai, Doina M .; Washington, Ilyas (15 de enero de 2014). "Los pigmentos de clorofila que captan la luz permiten que las mitocondrias de los mamíferos capturen energía fotónica y produzcan ATP" . Revista de ciencia celular . 127 (2): 388–399. doi : 10.1242 / jcs.134262 . ISSN 0021-9533 . PMC 6518289 . PMID 24198392 .
- ^ Bryant, Donald A .; Frigaard, Niels-Ulrik (noviembre de 2006). "Fotosíntesis procariota y fototrofia iluminada". Tendencias en microbiología . 14 (11): 488–496. doi : 10.1016 / j.tim.2006.09.001 . ISSN 0966-842X . PMID 16997562 .
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Fuentes
"Microbiology Online" (libro de texto). Universidad de Wisconsin-Madison.