Chimiolithotrophe

Définition

Un chimiolithotrophe est un organisme capable d'utiliser des composés inorganiques réduits comme source d'énergie. Ils satisfont leurs besoins énergétiques non pas par photosynthèse mais par des réactions chimiques inorganiques, à savoir des réactions redox exergoniques. Ce métabolisme lithotrophe est la chimiolithotrophie.

Fonctionnement de la chimiolithotrophie :

Il est à noter que de nombreux organismes chimiolithotrophes sont capables de régénérer l'agent réducteur le plus puissant NADPH en utilisant de l'énergie avec des électrons, même avec des agents réducteurs plus faibles.

Explications

Un organisme chimiolithotrophe, typiquement une bactérie chimioautotrophe, utilise, au choix, une molécule organique ou un composé minéral comme source énergétique (chimiosynthèse) et des composés minéraux oxydants comme les nitrates NO₃, le dioxygène O₂, etc., comme donneurs d'électrons. Lorsque la source d'énergie est chimique d'origine minérale, les micro-organismes sont qualifiés de chimiolithotrophes.

La bactérie dénitrifiante de l'espèce Thiobacillus denitrificans appartient au groupe des chimiolithotrophes pour effectuer une chimiosynthèse.

✅ Parmi les micro-organismes, l'existence de formes chimiolithotrophes libres ou symbiotiques est très remarquable : elle permet le développement de peuplements originaux dont la survie est indépendante des apports trophiques venant des couches éclairées et repose sur l'énergie libérée par l'oxydation.

⭐ Voir aussi les organismes organotrophes, chimiotrophes, chimioorganotrophes, lithotrophes, autotrophes.

La mesure dans laquelle les organismes peuvent obtenir de l'énergie à partir des réactions redox dépend non seulement du potentiel redox du donneur d'électrons, mais aussi de celui de l'accepteur d'électrons : plus la différence est grande, plus l'énergie peut en être obtenue :

• De nombreux organismes chimiolithotrophes utilisent le puissant agent oxydant O₂ comme accepteur d'électrons. Il est aérobie.
• Il existe également un certain nombre d'archées et de bactéries chimiolithotrophes anaérobies. Par exemple, ils utilisent les agents oxydants relativement faibles sulfate et CO₂ comme accepteurs d'électrons.

Presque tous les organismes ont besoin d'énergie sous la forme d'un potentiel membranaire chimiosmotique. Les membranes cytoplasmiques sont chargées positivement à l'extérieur et négativement chargées à l'intérieur. À l'intérieur, la concentration d'ions chargés négativement (anions) est plus élevée qu'à l'extérieur, des cations positifs tels que. les ions H⁺ sont plus concentrés à l'extérieur. En plus du gradient de concentration des ions, il existe également un gradient électrique, c'est-à-dire une tension électrique.

Tous les organismes chimiolithotrophes utilisent cette tension pour former l'ATP, qui est essentiel en tant que fournisseur d'énergie pour une grande variété de processus métaboliques. Il est créé par la réaction endothermique : ADP + phosphate → ATP + ΔH (ΔH environ 35 kJ/mol).

Cette réaction est catalysée par l'enzyme ATP synthase. Sa fonction est expliquée schématiquement sur le schéma ci-dessus (à droite de l'image). La zone rouge ci-dessus est chargée positivement. Il est situé à l'extérieur de la cellule, sur l'image au-dessus de la membrane cellulaire. De là, un courant d'ions H⁺ circule à travers l'ATP synthase dans le plasma cellulaire (rougeâtre sur l'image) et fournit l'énergie nécessaire à la formation de l'ATP.

Les organismes lithotrophes conservent leur potentiel membranaire grâce à des réactions redox. Les réactions de production de H⁺ sont principalement localisées à l'extérieur de la membrane cellulaire, tandis que les réactions qui consomment du H⁺ sont plus localisées à l'intérieur. H⁺ est créé à partir de l'oxydation de l'hydrogène. H⁺ est consommé. Avec les quatre électrons qui traversent la membrane à travers un complexe transmembranaire, après : 4 H⁺ + O₂ + 4 e^- ↔ 2 H₂O.

L'eau. En raison de cette réaction, qui est dans une certaine mesure une réaction oxyhydrogène, les organismes qui oxydent l'hydrogène en eau sont également appelés bactéries oxyhydrogéniques. Pour maintenir leur potentiel de membrane, les voies métaboliques lithotrophes utilisent très différent du transport électronique des chaînes, des coenzymes, cytochromes, etc. Le rôle important des membranes cellulaires est montré par le fait qu'ils sont souvent fortement pliés, semblables à thylakoïdes, et ont souvent des piles à membrane. Pour comprendre comment les organismes maintiennent leur potentiel membranaire, il est crucial que les réactions redox aient lieu à l'intérieur ou à l'extérieur de la membrane cellulaire.

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