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Biología · 2.º de Bachillerato · PAU

Quimiosíntesis, anabolismo y mapa del metabolismo

Cómo fabrican materia orgánica las bacterias que viven sin luz, qué necesita una célula para construir grasas y aminoácidos, y dónde ocurre cada ruta del metabolismo. Lee y juega con cada figura.

  • 27 min de lectura
  • 6 figuras interactivas
  • 3 ejercicios resueltos
¡lee y juega!

Antes de empezar…

¿Cómo puede haber vida sin luz?

En 1977, el sumergible Alvin bajó a unos 2 500 m de profundidad, en el Pacífico, cerca de las islas Galápagos. Allí nunca llega la luz del sol. Y, sin embargo, alrededor de las fuentes hidrotermales había gusanos gigantes, mejillones y cangrejos.

Sin luz no hay plantas ni algas. Los productores son bacterias que oxidan el H₂S que sale de la fuente y usan esa energía para fijar CO₂. Es la quimiosíntesis: el carbono viene del CO₂, como en una planta, pero la energía viene de una reacción química.

Compáralo tú: elige un organismo y mira de dónde saca el carbono, los electrones y la energía.

Míralo en 42 segundos

Ahora pruébalo tú:

Modelo simplificado: cada flecha indica la fuente principal. El O₂ que gastan las bacterias de las fuentes hidrotermales viene del agua del mar y, en última instancia, de la fotosíntesis que se hace en la superficie.

01

La idea central: seguir el carbono, los electrones y la energía

Una célula necesita materia para construirse y energía para mantenerse y funcionar. El metabolismo es el conjunto de reacciones que cubren estas necesidades.

Para entender cómo se conectan las reacciones, hazte tres preguntas:

¿Qué sigues? ¿Qué debes identificar? Ejemplo
Carbono ¿De dónde proceden los átomos de carbono y adónde van a parar? El carbono del CO₂ puede acabar en un glúcido.
Electrones ¿Qué sustancia los cede y cuál los recibe? El NADPH cede electrones durante muchas síntesis.
Energía ¿Qué reacción la libera y cuál la necesita? La oxidación de un sustrato puede permitir fabricar ATP, que después se consume en el anabolismo.

El carbono, los electrones y la energía están relacionados, pero no son lo mismo. Por ejemplo, el CO₂ aporta carbono a un organismo autótrofo, pero no le proporciona la energía necesaria para transformarlo en materia orgánica.

Catabolismo y anabolismo

  • El catabolismo degrada u oxida sustancias. Estas transformaciones pueden liberar energía, una parte de la cual se conserva en forma de ATP y de coenzimas reducidas.
  • El anabolismo sintetiza moléculas a partir de precursores más sencillos. Para ello, consume energía y, en muchas vías, poder reductor.

El poder reductor es la capacidad de ceder electrones. El NADPH es uno de los principales transportadores de estos electrones en el anabolismo.

El ATP aporta energía; el NADPH aporta electrones. Por eso, disponer de ATP no siempre es suficiente para sintetizar una molécula.


02

Quimiosíntesis: fabricar materia orgánica sin luz

Los microorganismos quimioautótrofos pueden fabricar materia orgánica a partir de CO₂ utilizando la energía que obtienen de la oxidación de sustancias inorgánicas.

El nombre indica dos características diferentes:

  • Quimio-: obtienen energía de reacciones químicas, no de la luz.
  • Autótrofos: utilizan CO₂ como fuente principal de carbono.

En este tema nos centramos en los que oxidan compuestos inorgánicos, llamados también quimiolitoautótrofos. Son determinadas bacterias y arqueas.

2.1. ¿Cómo funciona?

Podemos separar el proceso en dos bloques conectados.

Bloque 1. Oxidar una sustancia inorgánica para obtener energía

El microorganismo oxida una sustancia como el amonio, el nitrito, el sulfuro de hidrógeno, el hidrógeno o el hierro(II).

Oxidar significa perder electrones. Estos electrones pasan por una cadena de transporte situada en la membrana plasmática de la bacteria.

Quimiosmosis: cómo se fabrica el ATP, en cuatro pasos

  1. Transporte de electrones: los electrones del donador pasan por la cadena de transporte hasta el aceptor final, el O₂.
  2. Bombeo de H⁺: la energía que liberan los electrones se usa para bombear protones (H⁺) a través de la membrana. En la bacteria, del citosol al exterior de la membrana plasmática; en una mitocondria, de la matriz al espacio intermembrana. Se forma un gradiente de protones.
  3. Retorno a favor de gradiente: los H⁺ vuelven al citosol de la bacteria (o a la matriz de la mitocondria) a favor de gradiente, y solo pueden hacerlo a través de la ATP-sintasa.
  4. Fosforilación: la ATP-sintasa aprovecha este flujo para unir fosfato al ADP: ADP + Pi → ATP. Es una fosforilación oxidativa.

Cadena de causas y consecuencias:

Oxidación del compuesto inorgánico → transporte de electrones → bombeo de H⁺ → retorno de los H⁺ por la ATP-sintasa → ADP + Pi → ATP.

También es necesario obtener poder reductor, como NADH o NADPH. Según el microorganismo y el donador de electrones, obtenerlo puede requerir energía. En algunos casos hay transporte inverso de electrones: se consume parte de la energía del gradiente para producir coenzimas reducidas.

Por tanto, no toda la energía obtenida se destina directamente a fabricar ATP para el crecimiento.

Bloque 2. Fijar CO₂ y fabricar materia orgánica

El microorganismo utiliza el ATP y el poder reductor para incorporar el carbono del CO₂ a moléculas orgánicas.

Muchos quimioautótrofos utilizan el ciclo de Calvin, pero no todos: también existen otras vías de fijación del carbono.

En el ciclo de Calvin, la enzima que fija el CO₂ es la RuBisCO (ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa): une el CO₂ a la ribulosa-1,5-bisfosfato. Después, el ATP aporta energía y una coenzima reducida aporta electrones para reducir el carbono fijado.

Citosol de la bacteria3-PGAG3PRuBPfijaciónreducciónregeneraciónA = CO₂B = RuBisCOATPC = NAD(P)HADP + Pᵢ · NAD(P)⁺ATPG3P neto → materia orgánica
  • ¿Dónde ocurre? Una bacteria no tiene cloroplastos: la fijación de CO₂ tiene lugar en el citosol de la bacteria. Escribir «en el estroma» o «en el cloroplasto» es un error.
  • ¿Qué coenzima reducida? En la fotosíntesis, la fase luminosa produce ATP y NADPH (no NADH). En muchas bacterias quimioautótrofas, la coenzima reducida que llega a la fijación puede ser NADH o NADPH, según la especie. En un esquema de fijación bacteriana, por tanto, NADH o NADPH son respuestas válidas si la identificas como la coenzima que aporta los electrones.

La conexión con la fotosíntesis que ya conoces es esta:

Aspecto Fotosíntesis oxigénica Quimiosíntesis
Fuente inicial de energía Luz Oxidación de sustancias inorgánicas
Donador de electrones Agua Sustancias como NH₄⁺, NO₂⁻, H₂S o H₂
Obtención de ATP Fotofosforilación Habitualmente, fosforilación oxidativa
Fuente de carbono del autótrofo CO₂ CO₂
¿Necesita luz? Sí No
¿Libera O₂ como resultado de romper agua? Sí No

El ciclo de Calvin no utiliza directamente la luz. Utiliza ATP y NADPH. Por eso puede funcionar en un quimioautótrofo si otras reacciones le proporcionan estos recursos.

2.2. Ejemplo: la nitrificación

En la nitrificación, habitualmente distintos microorganismos realizan oxidaciones sucesivas:

  1. Amonio → nitrito
  2. Nitrito → nitrato

En condiciones aerobias, las reacciones globales se pueden representar así:

NH4++1,5 O2→NO2−+2 H++H2O \mathrm{NH_4^+ + 1,5\,O_2 \rightarrow NO_2^- + 2\,H^+ + H_2O}
NO2−+0,5 O2→NO3− \mathrm{NO_2^- + 0,5\,O_2 \rightarrow NO_3^-}

El amonio o el nitrito actúan como donadores de electrones. El oxígeno es el aceptor final de electrones.

La oxidación proporciona energía; el carbono de la materia orgánica que fabrica el microorganismo procede del CO₂, no del amonio ni del nitrito.

2.3. ¿Qué papel ecológico tienen?

Los quimioautótrofos tienen dos funciones especialmente importantes:

  • Producen materia orgánica a partir de CO₂. Por eso pueden ser productores primarios en ambientes sin luz, como determinados ecosistemas de fuentes hidrotermales.
  • Transforman sustancias de los ciclos biogeoquímicos. Por ejemplo, los nitrificantes transforman compuestos del nitrógeno y modifican las formas de nitrógeno disponibles para otros organismos.

No todos viven en ambientes extremos: también los hay en suelos, aguas e instalaciones de tratamiento de aguas residuales.

Su actividad depende de los recursos disponibles. Si falta el donador de electrones o el aceptor adecuado, disminuye la obtención de energía; como consecuencia, también puede disminuir la fijación de CO₂.

2.4. Clasificar un organismo: dos fuentes, dos justificaciones

Tipo Fuente de energía Fuente de carbono Ejemplo
Fotoautótrofo Luz CO₂ Plantas, algas, cianobacterias
Quimioautótrofo (quimiolitoautótrofo) Oxidación de compuestos inorgánicos CO₂ Bacterias nitrificantes
Fotoheterótrofo Luz Compuestos orgánicos Algunas bacterias purpúreas
Quimioheterótrofo (quimioorganótrofo) Oxidación de compuestos orgánicos Compuestos orgánicos Animales, hongos, muchas bacterias

Fíjate en el quimioheterótrofo: obtiene la energía de oxidar compuestos orgánicos (glucosa, grasas, aminoácidos) y el carbono, de esa misma materia orgánica. Un quimioautótrofo también obtiene la energía de una oxidación química, pero de un compuesto inorgánico, y el carbono del CO₂.

Para clasificar, justifica siempre las dos fuentes, cada una con su dato. Si solo citas una, la clasificación queda a medias.

Tres preguntas cortas que acompañan a menudo esta clasificación:

  • ¿Es procariota o eucariota? Si el organismo es una bacteria (o una arquea), es procariota porque es una bacteria: no tiene núcleo ni orgánulos con membrana, como mitocondrias o cloroplastos.
  • ¿Necesita pigmentos fotosintéticos? Un quimioautótrofo no necesita pigmentos fotosintéticos (como la clorofila), porque no capta la energía de la luz: la obtiene de la oxidación de un compuesto inorgánico.
  • ¿Algas y plantas son iguales? Comparten muchas características, pero no todas:
Característica Algas Plantas
Autótrofas (fotosíntesis) Sí Sí
Respiran (respiración celular) Sí Sí
Raíz, tallo y hojas diferenciados No: tienen un talo, sin órganos verdaderos Sí, en la mayoría
Pared celular de celulosa En muchas, pero no en todas Sí
Frutos No Solo las angiospermas

Recuerda que hacen fotosíntesis y también respiran: de día, la fotosíntesis supera a la respiración; a oscuras, solo respiran.

Ejemplo resuelto: clasificar una bacteria que oxida hidrógeno

Una bacteria del suelo crece a oscuras en un medio sin compuestos orgánicos, con CO₂, O₂ y H₂. Obtiene energía de la reacción 2 H2+O2→2 H2O\mathrm{2\,H_2 + O_2 \rightarrow 2\,H_2O}.

  1. Fuente de energía: la oxidación del H₂, un compuesto inorgánico, sin luz → quimiótrofo (litótrofo, porque el donador es inorgánico).
  2. Fuente de carbono: el CO₂, porque el medio no tiene compuestos orgánicos → autótrofo.

Es un quimioautótrofo. Es procariota porque es una bacteria. No necesita pigmentos fotosintéticos porque la energía no viene de la luz sino de la oxidación del H₂. Fija el CO₂ en el citosol de la bacteria, con la RuBisCO si utiliza el ciclo de Calvin.


03

El anabolismo: construir con precursores, energía y electrones

Para sintetizar una molécula, la célula suele necesitar:

  1. Precursores: aportan los átomos que formarán la molécula.
  2. Energía: a menudo aportada por el ATP.
  3. Poder reductor: habitualmente NADPH, cuando la síntesis incluye reducciones.
  4. Enzimas: catalizan las reacciones.

Estos recursos proceden de otras partes del metabolismo. Por eso, el anabolismo no funciona de manera aislada.

3.1. Síntesis de ácidos grasos a partir de acetil-CoA

Los ácidos grasos tienen una cadena hidrocarbonada y un grupo carboxilo. Son componentes de muchos lípidos, como los triacilglicéridos y los fosfolípidos. La vía que los fabrica se llama lipogénesis.

¿De dónde sale el carbono?

El punto de partida es el acetil-CoA, que aporta unidades de dos carbonos.

En una célula animal, el acetil-CoA puede proceder del catabolismo de la glucosa:

Glucosa → piruvato → acetil-CoA → ácidos grasos.

Esto explica que el carbono de un glúcido pueda acabar en una grasa. La secuencia completa hasta la grasa de reserva tiene cuatro etapas, cada una con su nombre:

Glucosa → (glucólisis, citosol) → piruvato → (oxidación del piruvato, matriz mitocondrial; se libera CO₂) → acetil-CoA → (lipogénesis, citosol) → ácidos grasos → (esterificación con glicerol) → triacilglicérido.

¿Catabólico o anabólico? El proceso global es anabólico: construye una molécula grande y muy reducida, el triacilglicérido, y consume ATP y NADPH. Pero la primera fase, de la glucosa al acetil-CoA, es catabólica: degrada la glucosa, libera CO₂ y energía y forma ATP y NADH.

¿Qué se consume?

En la síntesis de ácidos grasos:

  • se consume ATP para formar malonil-CoA a partir de acetil-CoA;
  • se utiliza NADPH para reducir los intermediarios;
  • la cadena crece mediante la adición sucesiva de unidades de dos carbonos.

No hay que confundir los dos papeles: el ATP hace posibles pasos que requieren energía, mientras que el NADPH cede electrones para formar una cadena muy reducida.

Como referencia, la síntesis de un palmitato, un ácido graso de 16 carbonos, requiere 8 acetil-CoA, 7 ATP y 14 NADPH en la vía de síntesis propiamente dicha. Este recuento no incluye todos los costes previos de obtener y transportar los precursores.

¿Dónde tiene lugar?

En las células animales, la síntesis principal de ácidos grasos tiene lugar en el citosol.

Pero el acetil-CoA procedente del piruvato se forma en la matriz mitocondrial y no atraviesa directamente la membrana mitocondrial interna. Por eso, su carbono se transfiere al citosol principalmente en forma de citrato, a partir del cual se vuelve a obtener acetil-CoA.

En las plantas, la síntesis de novo de ácidos grasos se realiza principalmente en los plastidios.

Relación con la degradación de las grasas

Para obtener energía de una grasa de reserva, la secuencia completa es:

Triacilglicérido → (lipólisis, citosol del adipocito) → glicerol + ácidos grasos → (β-oxidación, matriz mitocondrial) → acetil-CoA → (ciclo de Krebs, matriz mitocondrial) → CO₂, NADH y FADH₂ → (cadena respiratoria y fosforilación oxidativa, membrana mitocondrial interna) → ATP.

La lipólisis separa los ácidos grasos del glicerol. La β-oxidación rompe cada ácido graso en unidades de acetil-CoA y genera coenzimas reducidas. En células animales, tiene lugar principalmente en la matriz mitocondrial.

La síntesis y la degradación no son simplemente la misma vía recorrida en sentido contrario: utilizan enzimas, transportadores y mecanismos de regulación diferentes.

Si la célula dispone de suficiente energía y precursores, puede favorecer la síntesis y el almacenamiento. Si necesita energía, puede favorecer la movilización y la oxidación de las grasas.

Si se inhibe la lipogénesis: membranas

Los ácidos grasos no sirven solo para hacer grasa de reserva: también forman los fosfolípidos, el componente principal de todas las membranas. Por eso:

Inhibidor de la lipogénesis → menos ácidos grasos → menos fosfolípidos → la célula no puede formar membranas nuevas (para dividirse o hacer crecer orgánulos) ni reparar la membrana plasmática y las de los orgánulos.

3.2. Síntesis de aminoácidos: esqueleto carbonado más nitrógeno

Para fabricar un aminoácido, es necesario aportar:

  • un esqueleto carbonado, que forma la base de la molécula;
  • nitrógeno, que se incorpora al grupo amino.

Los esqueletos carbonados pueden proceder de la glucólisis o del ciclo de Krebs.

Precursor metabólico Ejemplo de aminoácido que se puede obtener de él
Piruvato Alanina
α-cetoglutarato Glutamato
Oxaloacetato Aspartato

¿Cómo se incorpora el nitrógeno?

El nitrógeno puede incorporarse inicialmente a moléculas como el glutamato o la glutamina. Después, se puede transferir a otros esqueletos carbonados.

Una transaminación es una reacción en la que un grupo amino pasa de un aminoácido a un cetoácido.

Por ejemplo:

Glutamato + piruvato ⇌ α-cetoglutarato + alanina.

En esta reacción:

  • el piruvato aporta el esqueleto carbonado de la alanina;
  • el glutamato aporta el grupo amino.

La incorporación inicial de nitrógeno y las transformaciones necesarias pueden consumir ATP y poder reductor, según la vía. Esto no significa que cada transaminación consuma directamente ATP o NADPH.

Ejemplo resuelto: ¿por qué la glucosa sola no es suficiente?

Una célula dispone de glucosa abundante, pero no tiene ninguna fuente de nitrógeno utilizable.

La glucosa puede proporcionar energía y esqueletos carbonados. Sin embargo, no contiene nitrógeno. Por tanto, la célula no puede mantener la síntesis neta de aminoácidos solo con glucosa.

Falta nitrógeno → no se pueden formar suficientes grupos amino → se limita la síntesis de aminoácidos y, en consecuencia, la de proteínas.

Además, no todos los organismos pueden fabricar todos los aminoácidos. Los humanos debemos obtener los aminoácidos esenciales de la alimentación.


04

Mapa integrado: ¿dónde ocurre cada proceso y qué entra y sale de él?

La siguiente tabla toma como referencia una célula eucariota. Las filas de fotosíntesis corresponden a células fotosintéticas.

Proceso Localización principal Entradas destacadas Salidas destacadas
Glucólisis Citosol Glucosa, NAD⁺, ADP y fosfato Piruvato, NADH y ATP neto
Oxidación del piruvato Matriz mitocondrial Piruvato, CoA y NAD⁺ Acetil-CoA, CO₂ y NADH
Ciclo de Krebs Matriz mitocondrial, con una excepción enzimática en la membrana interna Acetil-CoA y coenzimas oxidadas CO₂, NADH, FADH₂ y una pequeña cantidad de ATP o GTP
Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa Membrana mitocondrial interna NADH, FADH₂, O₂, ADP y fosfato Coenzimas oxidadas, H₂O y ATP
Vía de las pentosas fosfato, rama oxidativa Citosol Glucosa-6-fosfato y NADP⁺ NADPH, CO₂ y precursores de pentosas
Síntesis de ácidos grasos en animales Citosol Acetil-CoA, ATP y NADPH Ácidos grasos
Síntesis de aminoácidos Citosol y otros compartimentos, según la vía Esqueletos carbonados, nitrógeno y, según la vía, energía y poder reductor Aminoácidos
Fase luminosa de la fotosíntesis Membrana de los tilacoides Luz, H₂O, NADP⁺, ADP y fosfato O₂, NADPH y ATP
Ciclo de Calvin Estroma del cloroplasto CO₂, ATP y NADPH Triosas fosfato, ADP y NADP⁺

En los procariotas no hay mitocondrias ni cloroplastos. En los quimioautótrofos, la cadena de transporte de electrones se encuentra en la membrana plasmática, y la fijación de CO₂ tiene lugar en el citosol.

Dónde tiene lugar cada etapa: eucariota y bacteria

Etapa Célula eucariota Bacteria
Glucólisis Citosol Citosol
Lipólisis (triacilglicérido → glicerol + ácidos grasos) Citosol Citosol
Oxidación del piruvato Matriz mitocondrial Citosol
β-oxidación Matriz mitocondrial Citosol
Ciclo de Krebs Matriz mitocondrial Citosol
Cadena respiratoria y ATP-sintasa Membrana mitocondrial interna Membrana plasmática
Lipogénesis (animales) Citosol Citosol
Fijación de CO₂ (ciclo de Calvin) Estroma del cloroplasto Citosol

Cuidado: «en la mitocondria» no es suficientemente preciso. Indica siempre el compartimento: matriz mitocondrial (oxidación del piruvato, β-oxidación, Krebs) o membrana mitocondrial interna (cadena respiratoria y ATP-sintasa). En una bacteria, di citosol o membrana plasmática.

¿Qué rutas son anabólicas y cuáles catabólicas?

Ruta ¿Anabólica o catabólica? Justificación
Glucólisis Catabólica (no anabólica) Degrada la glucosa a piruvato y libera energía (ATP y NADH).
Ciclo de Calvin Anabólica Fija el CO₂ y lo reduce a glúcidos: construye moléculas y consume ATP y NADPH.
Ciclo de Krebs Catabólica en esta clasificación Oxida el acetil-CoA a CO₂ y forma coenzimas reducidas. Aun así es anfibólico, porque cede intermediarios para síntesis.
Fosforilación oxidativa Catabólica (no anabólica) Es la última etapa de la respiración; produce ATP con la energía de los electrones de la degradación de nutrientes.
Fotofosforilación (fase luminosa) Anabólica, como parte de la fotosíntesis No construye moléculas de carbono por sí sola, pero es la fase de la fotosíntesis que transforma la energía de la luz en el ATP y el NADPH que consume el anabolismo autótrofo (el ciclo de Calvin).

Justifica cada fila: «anabólica» o «catabólica» sin decir si la ruta construye o degrada, y qué consume o produce, no explica nada.

Si se inhibe la fase luminosa: toda la síntesis en cadena

Inhibidor de la fase luminosa → no se forma ATP ni NADPH → el ciclo de Calvin se detiene → no se forman triosas fosfato ni glúcidos → faltan precursores carbonados → no se pueden fabricar ácidos grasos y fosfolípidos, ni aminoácidos y proteínas.

La planta acabaría sin poder construir membranas ni proteínas, porque necesitan esqueletos de carbono que salen de la fotosíntesis.

Las conexiones que dan sentido al mapa

                         CO₂
                          │ fijación: consume ATP y poder reductor
                          ▼
                  MATERIA ORGÁNICA
                          │
            ┌─────────────┴─────────────┐
            ▼                           ▼
     Degradación y oxidación       Precursores de síntesis
            │                           │
       ATP y coenzimas              ATP + NADPH
          reducidas                     │
            │                           ▼
            └──────────────► Ácidos grasos, aminoácidos...

El ciclo de Krebs es un punto de conexión especialmente importante:

  • oxida grupos acetilo y contribuye a la obtención de energía;
  • proporciona intermediarios que se pueden utilizar para sintetizar otras moléculas.

Por eso es una vía anfibólica: participa tanto en el catabolismo como en el anabolismo.

Si un intermediario sale del ciclo para fabricar un aminoácido, hay que reponerlo para que el ciclo pueda seguir funcionando adecuadamente.


05

Ejemplo resuelto con una tabla: demostrar actividad quimioautótrofa

Se estudia una bacteria nitrificante en un medio sin compuestos orgánicos, con sales minerales, CO₂ y oxígeno. Se añade CO₂ marcado para detectar si su carbono se incorpora a la materia orgánica.

Los datos son simulados. Todos los cultivos parten de la misma cantidad de bacterias y se mantienen durante el mismo intervalo.

Condición Amonio Luz Consumo de O₂, unidades relativas Carbono del CO₂ incorporado a materia orgánica, unidades relativas
A Sí Sí 10,0 8,0
B Sí No 9,8 7,9
C No No 0,5 0,2
D Sí No 0,6 0,3

En D se ha añadido un inhibidor de la cadena de transporte de electrones.

¿Qué permite concluir cada comparación?

A y B: la luz no es necesaria en estas condiciones.
El consumo de oxígeno pasa de 10,0 a 9,8 y la incorporación de carbono de 8,0 a 7,9 sin luz: diferencias del 2,0 % y del 1,3 %. Con un solo valor por condición, sin réplicas ni datos de variabilidad, no podemos valorar si esta pequeña diferencia es real.

B y C: la presencia de amonio permite una actividad mucho más alta.
Calcula cuántas veces más, con el cociente escrito:

carbono incorporado en Bcarbono incorporado en C=7,9 u. r.0,2 u. r.=39,5 veces \frac{\text{carbono incorporado en B}}{\text{carbono incorporado en C}}=\frac{7{,}9\ \text{u. r.}}{0{,}2\ \text{u. r.}}=\boxed{39{,}5\ \text{veces}}

Con amonio, la bacteria incorpora 39,5 veces más carbono (y consume 9,8/0,5=19,69{,}8/0{,}5 = 19{,}6 veces más O₂). Esto es coherente con el hecho de que la oxidación del amonio aporte electrones y energía. C hace de control sin donador de electrones.

B y D: el transporte de electrones es necesario para mantener la actividad observada.
Con el inhibidor, la incorporación de carbono baja de 7,9 a 0,3 u. r., una disminución del 7,9−0,37,9×100=96,2 %\frac{7{,}9-0{,}3}{7{,}9}\times100 = 96{,}2\ \%. El inhibidor reduce el consumo de oxígeno y la obtención de energía; como consecuencia, también disminuye la fijación de CO₂.

Cuidado con las réplicas: cada condición tiene un solo valor. Las conclusiones son coherentes con los datos, pero para demostrarlas habría que repetir cada cultivo varias veces y comparar la variabilidad.

Seguimiento de las tres magnitudes

  • Carbono: CO₂ → materia orgánica.
  • Electrones: amonio → cadena de transporte → O₂.
  • Energía: oxidación del amonio → gradiente de protones y ATP → procesos de síntesis.

Conclusión: los resultados son coherentes con un metabolismo quimioautótrofo. No sería correcto decir que la bacteria «obtiene el carbono del amonio», porque el amonio no contiene carbono.


06

Ejemplo resuelto con un gráfico: de la glucosa a los ácidos grasos

Se cultivan células animales con glucosa marcada con carbono radiactivo. Se mide qué cantidad de este marcador aparece en los ácidos grasos.

Hay dos grupos:

  • Control: metabolismo no alterado.
  • Tratamiento: inhibición de una vía importante de producción de NADPH.

Durante el experimento se comprueba que la viabilidad celular y la concentración de ATP son similares en ambos grupos. Los datos son simulados.

Tiempo (min) 0 10 20 30
Control: carbono marcado en los ácidos grasos (u. relativas) 0 10 20 30
Tratamiento: carbono marcado en los ácidos grasos (u. relativas) 0 2 3 3

Cómo se construye el gráfico

  1. Ejes: la variable que controla el experimentador, el tiempo, en el eje horizontal; la variable medida, el carbono marcado, en el eje vertical.
  2. Nombre y unidades en cada eje: «Tiempo (min)» y «Carbono marcado en los ácidos grasos (u. relativas)».
  3. Escala uniforme: la misma distancia para cada 10 min y para cada 5 unidades, aunque no haya datos en todos los valores.
  4. Las dos series: cada punto exacto de la tabla, unidos con líneas rectas. El tiempo es una variable continua: es un gráfico de líneas, nunca un histograma.
  5. Leyenda: un símbolo y un trazo diferentes para cada serie.
051015202530051015202530Tiempo (min)C marcado en ácidos grasos (u. r.)ControlTratamiento

1. ¿Qué representa la pendiente?

La pendiente indica la velocidad de acumulación del carbono marcado en los ácidos grasos:

v=ΔCΔt v=\frac{\Delta C}{\Delta t}

Entre los minutos 0 y 20:

  • Control: vC=(20−0) u. r.(20−0) min=1,00 u. r.⋅min−1v_C=\dfrac{(20-0)\ \text{u. r.}}{(20-0)\ \text{min}}=1{,}00\ \text{u. r.·min}^{-1}
  • Tratamiento: vT=(3−0) u. r.(20−0) min=0,150 u. r.⋅min−1v_T=\dfrac{(3-0)\ \text{u. r.}}{(20-0)\ \text{min}}=0{,}150\ \text{u. r.·min}^{-1}

Por tanto, el tratamiento reduce esta velocidad respecto al control:

vC−vTvC×100=1,00 u. r.⋅min−1−0,150 u. r.⋅min−11,00 u. r.⋅min−1×100=85,0 % \frac{v_C-v_T}{v_C}\times100=\frac{1{,}00\ \text{u. r.·min}^{-1}-0{,}150\ \text{u. r.·min}^{-1}}{1{,}00\ \text{u. r.·min}^{-1}}\times100=\boxed{85{,}0\ \%}

Con un solo valor por tiempo y grupo, sin réplicas, esta diferencia es coherente con el efecto del tratamiento, pero no demuestra su variabilidad.

2. ¿Qué nos dice sobre el carbono?

Como el marcador se ha administrado con la glucosa y después aparece en los ácidos grasos, una parte del carbono de la glucosa se ha incorporado a los ácidos grasos.

La conexión metabólica es:

Glucosa → piruvato → acetil-CoA → ácidos grasos.

3. ¿Por qué disminuye la incorporación si el ATP se mantiene?

La síntesis de ácidos grasos también necesita NADPH. Si disminuye su disponibilidad, faltan electrones para las reacciones de reducción.

Menos NADPH → menor capacidad reductora → menor síntesis de ácidos grasos, aunque haya ATP.

Que la actividad no desaparezca del todo es compatible con la existencia de otras fuentes de NADPH o con una inhibición incompleta.

4. ¿Qué no podemos afirmar?

El gráfico mide incorporación de marcador, no directamente la cantidad total de grasa de la célula.

Una incorporación menor no demuestra, por sí sola, que se haya degradado más grasa. Para saberlo, harían falta otras medidas.


07

Cómo construir una respuesta de metabolismo en la PAU

Una respuesta completa no se limita a poner el nombre de la vía. Debe unir dato, proceso y consecuencia.

Puedes ordenar el razonamiento así:

  1. Identifica qué se ha modificado: luz, sustrato, oxígeno, nitrógeno o inhibidor.
  2. Indica qué se ha medido: consumo de O₂, producción de CO₂, ATP, crecimiento o incorporación de carbono.
  3. Compara los datos: utiliza valores, pendientes y unidades.
  4. Explica el mecanismo: sitúa la reacción o la vía afectada.
  5. Conecta la causa con el efecto: explica por qué cambia el resultado.
  6. Limita la conclusión a lo que muestran los datos.

Por ejemplo, es más completo escribir:

«Al inhibir el transporte de electrones, disminuye la formación del gradiente de protones y, por tanto, la síntesis de ATP. Como la fijación de CO₂ necesita ATP, también disminuye la incorporación de carbono a la materia orgánica.»

que escribir solo:

«El inhibidor hace disminuir la quimiosíntesis.»


08

Otras preguntas de datos: comparar poblaciones y calcular energía

8.1. Comparar dos poblaciones y justificar las dos asignaciones

Cuando la pregunta te da dos poblaciones sin nombre y te pide cuál es cuál, justifica las dos asignaciones, cada una con su dato y un cociente escrito.

Ejemplo resuelto

De un sedimento se aíslan dos poblaciones de bacterias, 1 y 2. Una es nitrificante y la otra es quimioheterótrofa. A oscuras, se mide el consumo de O₂ al añadir amonio o glucosa (datos simulados, un solo valor por condición):

Población Consumo de O₂ con NH₄⁺ (nmol·min⁻¹) Consumo de O₂ con glucosa (nmol·min⁻¹)
1 6,30 0,400
2 0,350 5,60
  1. La población 1 es la nitrificante (quimioautótrofa). Consume mucho más O₂ con amonio: 6,30 nmol min−10,400 nmol min−1=15,8\dfrac{6{,}30\ \mathrm{nmol\ min^{-1}}}{0{,}400\ \mathrm{nmol\ min^{-1}}}=15{,}8 veces más. El amonio es su donador de electrones: cuanto más se oxida, más electrones llegan al O₂.
  2. La población 2 es la quimioheterótrofa. Consume mucho más O₂ con glucosa: 5,60 nmol min−10,350 nmol min−1=16,0\dfrac{5{,}60\ \mathrm{nmol\ min^{-1}}}{0{,}350\ \mathrm{nmol\ min^{-1}}}=16{,}0 veces más. Oxida un compuesto orgánico, que le da electrones y energía.

Cuidado: con un solo valor por condición no hay réplicas; la conclusión es coherente con los datos, pero habría que repetir el experimento para demostrarla.

8.2. Calcular la energía de un alimento

Cuando la célula oxida los nutrientes, obtiene energía de ellos. Para calcular la energía de un alimento se usan valores medios:

Nutriente Energía aproximada
Lípidos 9 kcal·g⁻¹
Proteínas 4 kcal·g⁻¹
Glúcidos 4 kcal·g⁻¹

Los lípidos dan más del doble de energía por gramo porque sus cadenas hidrocarbonadas están muy reducidas: tienen muchos electrones que ceder cuando se oxidan. Por eso la lipogénesis gasta tanto NADPH.

Ejemplo resuelto

Una barrita de cereales contiene, por cada 100 g, 12,0 g de lípidos, 8,00 g de proteínas y 30,0 g de glúcidos. ¿Cuánta energía aporta una barrita de 40,0 g? (Datos inventados.)

  1. Energía por 100 g: E100=mL⋅9+mP⋅4+mG⋅4E_{100}=m_L\cdot 9+m_P\cdot 4+m_G\cdot 4 E100=12,0 g⋅9 kcal g−1+8,00 g⋅4 kcal g−1+30,0 g⋅4 kcal g−1=108 kcal+32,0 kcal+120 kcal=260 kcalE_{100}=12{,}0\ \mathrm{g}\cdot 9\ \mathrm{kcal\,g^{-1}}+8{,}00\ \mathrm{g}\cdot 4\ \mathrm{kcal\,g^{-1}}+30{,}0\ \mathrm{g}\cdot 4\ \mathrm{kcal\,g^{-1}}=108\ \mathrm{kcal}+32{,}0\ \mathrm{kcal}+120\ \mathrm{kcal}=260\ \mathrm{kcal}
  2. Escala a la porción: E=E100⋅mporcioˊn100 g=260 kcal⋅40,0 g100 g=104 kcalE=E_{100}\cdot\dfrac{m_{\text{porción}}}{100\ \mathrm{g}}=260\ \mathrm{kcal}\cdot\dfrac{40{,}0\ \mathrm{g}}{100\ \mathrm{g}}=\boxed{104\ \mathrm{kcal}}

Para comparar dos alimentos, calcula la energía de cada porción y escribe el cociente: cuántas veces más aporta uno que el otro.


09

Ideas esenciales para recordar

  • La quimiosíntesis conecta la oxidación de compuestos inorgánicos con la fijación de CO₂ sin necesidad de luz.
  • La fuente de energía y la fuente de carbono son conceptos diferentes.
  • El anabolismo necesita precursores y energía; muchas síntesis también necesitan poder reductor.
  • Los ácidos grasos se forman a partir de acetil-CoA, con consumo de ATP y NADPH.
  • Los aminoácidos necesitan esqueletos carbonados y nitrógeno.
  • Catabolismo y anabolismo comparten intermediarios y están coordinados.
  • Para interpretar un experimento, sigue por separado el carbono, los electrones y la energía, y después explica cómo se conectan.

Practica

Ponte a prueba

Tres ejercicios resueltos paso a paso, de menor a mayor dificultad. Inténtalos antes de abrir la solución; si te atascas, abre las pistas de una en una.

Básico

1¿De dónde salen el carbono, los electrones y la energía?

Se describen tres organismos:

  • P: utiliza luz, obtiene carbono del CO₂ y realiza fotosíntesis oxigénica.
  • Q: vive sin luz, oxida nitrito a nitrato, utiliza O₂ y obtiene carbono del CO₂.
  • R: oxida glucosa, utiliza O₂ y obtiene el carbono de compuestos orgánicos.
  1. a
    Haz en la libreta una tabla con una fila para P, Q y R y estas columnas, y complétala: fuente inicial de energía, fuente de carbono, donador de electrones indicado y autótrofo o heterótrofo.
  1. b
    ¿Cuál es quimioautótrofo? Explica por qué no es suficiente decir que «obtiene energía de reacciones químicas» para identificarlo.
  1. c
    Corrige estas afirmaciones:
  1. «El CO₂ proporciona la energía necesaria para fabricar materia orgánica».
  2. «Todos los autótrofos necesitan luz».
  3. «Si una célula tiene ATP, ya tiene todo lo que necesita para sintetizar ácidos grasos».
  4. «Los microorganismos quimioautótrofos son todos bacterias y solo viven en ambientes extremos».
  1. d
    Dibuja un esquema de cuatro pasos que conecte la oxidación de un compuesto inorgánico con la fabricación de materia orgánica. Diferencia el papel del ATP y el del poder reductor.

Pista 1

Clasifica por separado la fuente de energía y la fuente de carbono.

Pista 2

En la fotosíntesis oxigénica, el agua cede los electrones.

Pista 3

Un compuesto puede proporcionar electrones y energía sin aportar el carbono de la biomasa.

Pista 4

En el esquema, el ATP debe representar energía y el poder reductor, electrones.

Muestra la solución

a)

Organismo Fuente inicial de energía Fuente de carbono Donador de electrones indicado Autótrofo o heterótrofo
P Luz CO₂ H₂O Autótrofo (fotoautótrofo)
Q Oxidación del nitrito CO₂ Nitrito Autótrofo (quimioautótrofo)
R Oxidación de la glucosa Compuestos orgánicos Glucosa, mediante las vías de oxidación y las coenzimas Heterótrofo (quimioheterótrofo)
  1. b
    Q es quimioautótrofo y, más concretamente, quimiolitoautótrofo. Dos justificaciones, una para cada fuente:
  1. Energía: la obtiene de la oxidación del nitrito, una sustancia inorgánica, sin luz → quimiótrofo (litótrofo).
  2. Carbono: lo obtiene del CO₂ → autótrofo.

Decir solo que obtiene energía de reacciones químicas no lo distingue de R. R también obtiene energía química, pero utiliza compuestos orgánicos como fuente de carbono.

c)

  1. El CO₂ aporta carbono, pero su incorporación a materia orgánica necesita una fuente de energía y poder reductor.
  2. Hay autótrofos que no necesitan luz: los quimioautótrofos obtienen energía de reacciones químicas.
  3. Para sintetizar ácidos grasos también se necesitan precursores carbonados, NADPH y las enzimas adecuadas.
  4. Hay quimioautótrofos entre las bacterias y las arqueas. También viven en suelos, aguas y otros ambientes no extremos.
  1. d
    Esquema modelo:
1. Oxidación de un compuesto inorgánico
                  │
                  ▼
2. Transporte de electrones y formación de un gradiente de protones
                  │
                  ▼
3. Obtención de ATP y de poder reductor*
                  │
                  ▼
4. Fijación de CO₂ y síntesis de materia orgánica

* La obtención de poder reductor puede necesitar mecanismos adicionales y consumir energía.

El ATP aporta energía a las reacciones. El poder reductor cede electrones para reducir los compuestos de carbono.


Intermedio

2Fabricar un ácido graso: ¿qué limita la síntesis?

En un sistema experimental de síntesis de ácidos grasos, formar 1 µmol de palmitato, un ácido graso de 16 carbonos, requiere:

  • 8 µmol de acetil-CoA;
  • 7 µmol de ATP;
  • 14 µmol de NADPH.

El sistema dispone de:

Recurso Cantidad disponible
Acetil-CoA 120 µmol
ATP 96 µmol
NADPH 168 µmol

Considera que no se regeneran estos recursos, que no hay otros consumos y que no es necesario contar costes previos de transporte o de producción de los precursores.

  1. a
    Explica qué aporta cada uno de los tres recursos.
  1. b
    Calcula qué cantidad máxima de palmitato permitiría fabricar cada recurso por separado. Identifica el recurso limitante y la producción máxima real.
  1. c
    Calcula qué cantidad de cada recurso queda después de esta producción máxima.
  1. d
    Se duplica solo la cantidad inicial de NADPH. Calcula la nueva producción máxima e identifica el nuevo recurso limitante.
  1. e
    En una célula animal, ¿dónde se realiza principalmente esta síntesis? Si el acetil-CoA se ha formado en la matriz mitocondrial, ¿cómo llega su carbono al compartimento de síntesis?

Pista 1

Divide cada cantidad disponible entre el consumo necesario para formar una unidad de palmitato.

Pista 2

La producción real no puede superar el menor de los tres resultados.

Pista 3

Para calcular qué sobra, resta el consumo real a la cantidad inicial.

Pista 4

En animales, el acetil-CoA mitocondrial no atraviesa directamente la membrana interna.

Muestra la solución

a)

  • Acetil-CoA: aporta los carbonos de la cadena.
  • ATP: aporta energía, especialmente para formar malonil-CoA.
  • NADPH: aporta electrones para reducir los intermediarios.
  1. b
    Para cada recurso, Pmax⁡=cantidad disponibleconsumo por unidad de palmitatoP_{\max}=\dfrac{\text{cantidad disponible}}{\text{consumo por unidad de palmitato}}.

Máximo permitido por el acetil-CoA:

Pacetil-CoA=120 μmol8 μmol/μmol palmitato=15,0 μmol P_{\text{acetil-CoA}}=\frac{120\ \mathrm{\mu mol}}{8\ \mathrm{\mu mol/\mu mol\ palmitato}}=\boxed{15,0\ \mathrm{\mu mol}}

Máximo permitido por el ATP:

PATP=96 μmol7 μmol/μmol palmitato=13,7 μmol P_{\text{ATP}}=\frac{96\ \mathrm{\mu mol}}{7\ \mathrm{\mu mol/\mu mol\ palmitato}}=\boxed{13,7\ \mathrm{\mu mol}}

Máximo permitido por el NADPH:

PNADPH=168 μmol14 μmol/μmol palmitato=12,0 μmol P_{\text{NADPH}}=\frac{168\ \mathrm{\mu mol}}{14\ \mathrm{\mu mol/\mu mol\ palmitato}}=\boxed{12,0\ \mathrm{\mu mol}}

El menor valor es 12,0. Por tanto, el NADPH es limitante y la producción máxima real es:

12,0 μmol \boxed{12,0\ \mathrm{\mu mol}}
  1. c
    Para fabricar 12,0 µmol: consumo = producción × consumo por µmol; restante = disponible − consumo.
Recurso Consumo Cantidad restante
Acetil-CoA 12,0 μmol×8=96,012,0\ \mathrm{\mu mol}\times8=96,0 µmol 120 μmol−96,0 μmol=24,0120\ \mathrm{\mu mol}-96,0\ \mathrm{\mu mol}=\mathbf{24,0} µmol
ATP 12,0 μmol×7=84,012,0\ \mathrm{\mu mol}\times7=84,0 µmol 96 μmol−84,0 μmol=12,096\ \mathrm{\mu mol}-84,0\ \mathrm{\mu mol}=\mathbf{12,0} µmol
NADPH 12,0 μmol×14=16812,0\ \mathrm{\mu mol}\times14=168 µmol 168 μmol−168 μmol=0168\ \mathrm{\mu mol}-168\ \mathrm{\mu mol}=\mathbf{0} µmol
  1. d
    El NADPH inicial pasa a:
nNADPH=2×168 μmol=336 μmol n_{\text{NADPH}}=2\times168\ \mathrm{\mu mol}=336\ \mathrm{\mu mol}

Esta cantidad permitiría:

PNADPH=336 μmol14 μmol/μmol palmitato=24,0 μmol P_{\text{NADPH}}=\frac{336\ \mathrm{\mu mol}}{14\ \mathrm{\mu mol/\mu mol\ palmitato}}=24,0\ \mathrm{\mu mol}

Los máximos son ahora 15,0 para el acetil-CoA, 13,7 para el ATP y 24,0 para el NADPH.

Por tanto:

13,7 μmol \boxed{13,7\ \mathrm{\mu mol}}

El nuevo recurso limitante es el ATP. Duplicar un recurso no duplica necesariamente la producción, porque otro recurso puede pasar a limitarla.

  1. e
    En células animales, la síntesis principal tiene lugar en el citosol.

El carbono del acetil-CoA mitocondrial se transfiere principalmente en forma de citrato. En el citosol, a partir del citrato se vuelve a obtener acetil-CoA.


Tipo PAU

3Tipo PAU: productores primarios en un ambiente sin luz

En un biorreactor sin luz se cultiva un microorganismo que oxida sulfuro de hidrógeno. El medio contiene CO₂ y sales minerales, pero no compuestos orgánicos.

La reacción global de oxidación es:

H2S+2 O2→SO42−+2 H+ \mathrm{H_2S + 2\,O_2 \rightarrow SO_4^{2-} + 2\,H^+}

Se mantienen constantes la temperatura, el pH y la cantidad inicial de microorganismos. Después de un periodo de estabilización, se miden estas tasas:

Aporte de H₂S, µmol·h⁻¹ Producción de sulfato, µmol·h⁻¹ Consumo de O₂, µmol·h⁻¹ Fijación de carbono del CO₂, µmol de C·h⁻¹
0 0 0 0
10 10 20 3
20 20 40 6
40 30 60 9
80 30 60 9

En las dos últimas condiciones, la concentración de O₂ disuelto es muy baja.

En un segundo ensayo, con un aporte de 80 µmol de H₂S·h⁻¹, se aumenta el suministro de oxígeno. La producción de sulfato pasa a 60 µmol·h⁻¹ y la fijación de carbono a 18 µmol de C·h⁻¹.

a) [1 punto]

Clasifica el microorganismo según la fuente de energía y la fuente de carbono. Identifica el donador y el aceptor final de electrones. Explica por qué no se debe confundir la oxidación de H₂S con la fijación de CO₂.

b) [1 punto]

Representa la fijación de carbono en función del aporte de H₂S en el primer ensayo. Interpreta el tramo inicial y la meseta.

c) [1 punto]

Explica qué hipótesis sobre el factor limitante queda reforzada por el segundo ensayo. Calcula el consumo de O₂ esperado en este segundo ensayo y la cantidad de H₂S aportado que no se oxida.

d) [1 punto]

Dibuja un esquema que conecte este microorganismo con un consumidor de un ecosistema sin luz. Explica de dónde sale la materia orgánica inicial y por qué no podemos afirmar, para cualquier ecosistema de este tipo, que es completamente independiente de la fotosíntesis.


Pista 1

El H₂S no contiene carbono.

Pista 2

En la meseta sigue aumentando el aporte de H₂S, pero no la cantidad que se oxida.

Pista 3

El segundo ensayo modifica el oxígeno: comprueba si recupera la actividad.

Pista 4

Diferencia no necesitar luz directamente de no depender de ningún producto generado por fotosíntesis.

Muestra la solución
  1. a
    Es quimioautótrofo:
  • obtiene energía de la oxidación de una sustancia inorgánica;
  • obtiene carbono del CO₂.

Más concretamente, es quimiolitoautótrofo.

  • Donador de electrones: H₂S.
  • Aceptor final de electrones: O₂.

La oxidación de H₂S proporciona electrones y energía, mientras que la fijación de CO₂ incorpora carbono a moléculas orgánicas. El H₂S no puede aportar este carbono porque no lo contiene.

  1. b
    Gráfico modelo de líneas: aporte de H₂S en el eje horizontal con escala uniforme, fijación de carbono en el eje vertical y los cinco puntos exactos unidos:
024681001020304050607080Aporte de H₂S (µmol·h⁻¹)Fijación de C (µmol de C·h⁻¹)

En el tramo inicial, más H₂S permite más oxidación y más fijación de carbono: de 0 a 20 µmol·h⁻¹, cada 10 µmol de H₂S·h⁻¹ añade 3 µmol de C·h⁻¹ fijados. Por tanto, su aporte limita la actividad en este intervalo.

En la meseta, añadir más H₂S ya no aumenta ni la oxidación ni la fijación: de 40 a 80 µmol·h⁻¹ el aporte se duplica (+100 %), pero la fijación se mantiene en 9 µmol de C·h⁻¹ (+0 %). Otro factor pasa a limitar la actividad. La baja concentración de O₂ hace pensar que este factor es el oxígeno, pero el primer ensayo por sí solo todavía no lo demostraría.

  1. c
    El segundo ensayo refuerza la hipótesis de que el oxígeno era limitante. Con el mismo aporte de H₂S (80 µmol·h⁻¹), al aumentar el oxígeno la producción de sulfato pasa de 30 a 60 µmol·h⁻¹ y la fijación de 9 a 18 µmol de C·h⁻¹: 18 μmol C⋅h−19 μmol C⋅h−1=2,00\dfrac{18\ \mathrm{\mu mol\ C\cdot h^{-1}}}{9\ \mathrm{\mu mol\ C\cdot h^{-1}}}=2,00 veces más. Con un solo valor por condición, es una hipótesis reforzada, no demostrada con réplicas.

Por cada µmol de sulfato producido se consumen 2 µmol de O₂:

vO2=60 μmol SO42−⋅h−1×2 μmol O21 μmol SO42−=120 μmol O2⋅h−1 v_{\mathrm{O_2}}=60\ \mathrm{\mu mol\ SO_4^{2-}\cdot h^{-1}}\times\frac{2\ \mathrm{\mu mol\ O_2}}{1\ \mathrm{\mu mol\ SO_4^{2-}}}=\boxed{120\ \mathrm{\mu mol\ O_2\cdot h^{-1}}}

La producción de 60 µmol de sulfato implica la oxidación de 60 µmol de H₂S:

80 μmol⋅h−1−60 μmol⋅h−1=20,0 μmol de H2S⋅h−1 80\ \mathrm{\mu mol\cdot h^{-1}}-60\ \mathrm{\mu mol\cdot h^{-1}}=\boxed{20,0\ \mathrm{\mu mol\ de\ H_2S\cdot h^{-1}}}

Este es el aporte que no se oxida según el modelo.

  1. d
    Esquema modelo:
H₂S + O₂ ──► energía y poder reductor
                         │
CO₂ ─────────────────────┤
                         ▼
              Microorganismo quimioautótrofo
                 Materia orgánica propia
                         │ alimentación
                         ▼
                     Consumidor

El microorganismo fabrica la materia orgánica inicial a partir de CO₂. Por eso es un productor primario.

No necesita luz directamente. Sin embargo, si el oxígeno que utiliza procede, en último término, de la fotosíntesis de la superficie, existe una dependencia indirecta de la fotosíntesis. Por tanto, ausencia de luz local no equivale necesariamente a independencia completa de la fotosíntesis.