Original Academia Original Academia

Biologia · 2n de Batxillerat · PAU

Quimiosíntesi, anabolisme i mapa del metabolisme

Com fabriquen matèria orgànica els bacteris que viuen sense llum, què necessita una cèl·lula per construir greixos i aminoàcids, i on passa cada ruta del metabolisme. Llegeix i juga amb cada figura.

  • 26 min de lectura
  • 6 figures interactives
  • 3 exercicis resolts
llegeix i juga!

Abans de començar…

Com hi pot haver vida sense llum?

El 1977, el submergible Alvin va baixar a uns 2 500 m de fondària, al Pacífic, prop de les illes Galápagos. Allà no hi arriba mai la llum del sol. I, tanmateix, al voltant de les fonts hidrotermals hi havia cucs gegants, musclos i crancs.

Sense llum no hi ha plantes ni algues. Els productors són bacteris que oxiden l’H₂S que surt de la font i fan servir aquesta energia per fixar CO₂. És la quimiosíntesi: el carboni ve del CO₂, com en una planta, però l’energia ve d’una reacció química.

Compara-ho tu: tria un organisme i mira d’on treu el carboni, els electrons i l’energia.

Mira-ho en 42 segons

Ara prova-ho tu:

Model simplificat: cada fletxa indica la font principal. L’O₂ que gasten els bacteris de les fonts hidrotermals ve de l’aigua del mar i, en última instància, de la fotosíntesi que es fa a la superfície.

01

La idea central: seguir el carboni, els electrons i l’energia

Una cèl·lula necessita matèria per construir-se i energia per mantenir-se i funcionar. El metabolisme és el conjunt de reaccions que cobreixen aquestes necessitats.

Per entendre com es connecten les reaccions, fes-te tres preguntes:

Què segueixes? Què has d’identificar? Exemple
Carboni D’on provenen els àtoms de carboni i on van a parar? El carboni del CO₂ pot acabar en un glúcid.
Electrons Quina substància els cedeix i quina els rep? El NADPH cedeix electrons durant moltes síntesis.
Energia Quina reacció l’allibera i quina la necessita? L’oxidació d’un substrat pot permetre fabricar ATP, que després es consumeix en l’anabolisme.

El carboni, els electrons i l’energia estan relacionats, però no són el mateix. Per exemple, el CO₂ aporta carboni a un organisme autòtrof, però no li proporciona l’energia necessària per transformar-lo en matèria orgànica.

Catabolisme i anabolisme

  • El catabolisme degrada o oxida substàncies. Aquestes transformacions poden alliberar energia, una part de la qual es conserva en forma d’ATP i de coenzims reduïts.
  • L’anabolisme sintetitza molècules a partir de precursors més senzills. Per fer-ho, consumeix energia i, en moltes vies, poder reductor.

El poder reductor és la capacitat de cedir electrons. El NADPH és un dels principals transportadors d’aquests electrons en l’anabolisme.

L’ATP aporta energia; el NADPH aporta electrons. Per això, disposar d’ATP no sempre és suficient per sintetitzar una molècula.


02

Quimiosíntesi: fabricar matèria orgànica sense llum

Els microorganismes quimioautòtrofs poden fabricar matèria orgànica a partir de CO₂ utilitzant l’energia que obtenen de l’oxidació de substàncies inorgàniques.

El nom indica dues característiques diferents:

  • Quimio-: obtenen energia de reaccions químiques, no de la llum.
  • Autòtrofs: utilitzen CO₂ com a font principal de carboni.

En aquest tema ens centrem en els que oxiden compostos inorgànics, anomenats també quimiolitoautòtrofs. Són determinats bacteris i arqueus.

2.1. Com funciona?

Podem separar el procés en dos blocs connectats.

Bloc 1. Oxidar una substància inorgànica per obtenir energia

El microorganisme oxida una substància com l’amoni, el nitrit, el sulfur d’hidrogen, l’hidrogen o el ferro(II).

Oxidar significa perdre electrons. Aquests electrons passen per una cadena de transport situada a la membrana plasmàtica del bacteri.

Quimiosmosi: com es fabrica l’ATP, en quatre passos

  1. Transport d’electrons: els electrons del donador passen per la cadena de transport fins a l’acceptor final, l’O₂.
  2. Bombeig de H⁺: l’energia que alliberen els electrons es fa servir per bombar protons (H⁺) a través de la membrana. En el bacteri, del citosol a l’exterior de la membrana plasmàtica; en un mitocondri, de la matriu a l’espai intermembranós. Es forma un gradient de protons.
  3. Retorn a favor de gradient: els H⁺ tornen al citosol del bacteri (o a la matriu del mitocondri) a favor de gradient, i només ho poden fer a través de l’ATP-sintasa.
  4. Fosforilació: l’ATP-sintasa aprofita aquest flux per unir fosfat a l’ADP: ADP + Pi → ATP. És una fosforilació oxidativa.

Cadena de causes i conseqüències:

Oxidació del compost inorgànic → transport d’electrons → bombeig de H⁺ → retorn dels H⁺ per l’ATP-sintasa → ADP + Pi → ATP.

També cal obtenir poder reductor, com NADH o NADPH. Segons el microorganisme i el donador d’electrons, obtenir-lo pot requerir energia. En alguns casos hi ha transport invers d’electrons: es consumeix part de l’energia del gradient per produir coenzims reduïts.

Per tant, no tota l’energia obtinguda es destina directament a fabricar ATP per al creixement.

Bloc 2. Fixar CO₂ i fabricar matèria orgànica

El microorganisme utilitza l’ATP i el poder reductor per incorporar el carboni del CO₂ a molècules orgàniques.

Molts quimioautòtrofs fan servir el cicle de Calvin, però no tots: també existeixen altres vies de fixació del carboni.

En el cicle de Calvin, l’enzim que fixa el CO₂ és la RuBisCO (ribulosa-1,5-bisfosfat carboxilasa): uneix el CO₂ a la ribulosa-1,5-bisfosfat. Després, l’ATP aporta energia i un coenzim reduït aporta electrons per reduir el carboni fixat.

Citosol del bacteri3-PGAG3PRuBPfixacióreduccióregeneracióA = CO₂B = RuBisCOATPC = NAD(P)HADP + Pᵢ · NAD(P)⁺ATPG3P net → matèria orgànica
  • On passa? Un bacteri no té cloroplasts: la fixació de CO₂ té lloc al citosol del bacteri. Escriure «a l’estroma» o «al cloroplast» és un error.
  • Quin coenzim reduït? En la fotosíntesi, la fase lluminosa produeix ATP i NADPH (no NADH). En molts bacteris quimioautòtrofs, el coenzim reduït que arriba a la fixació pot ser NADH o NADPH, segons l’espècie. En un esquema de fixació bacteriana, doncs, NADH o NADPH són respostes vàlides si l’identifiques com el coenzim que aporta els electrons.

La connexió amb la fotosíntesi que ja coneixes és aquesta:

Aspecte Fotosíntesi oxigènica Quimiosíntesi
Font inicial d’energia Llum Oxidació de substàncies inorgàniques
Donador d’electrons Aigua Substàncies com NH₄⁺, NO₂⁻, H₂S o H₂
Obtenció d’ATP Fotofosforilació Habitualment, fosforilació oxidativa
Font de carboni de l’autòtrof CO₂ CO₂
Necessita llum? Sí No
Allibera O₂ com a resultat de trencar aigua? Sí No

El cicle de Calvin no utilitza directament la llum. Utilitza ATP i NADPH. Per això pot funcionar en un quimioautòtrof si altres reaccions li proporcionen aquests recursos.

2.2. Exemple: la nitrificació

En la nitrificació, habitualment diferents microorganismes fan oxidacions successives:

  1. Amoni → nitrit
  2. Nitrit → nitrat

En condicions aeròbies, les reaccions globals es poden representar així:

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^-}

L’amoni o el nitrit actuen com a donadors d’electrons. L’oxigen és l’acceptor final d’electrons.

L’oxidació proporciona energia; el carboni de la matèria orgànica que fabrica el microorganisme prové del CO₂, no de l’amoni ni del nitrit.

2.3. Quin paper ecològic tenen?

Els quimioautòtrofs tenen dues funcions especialment importants:

  • Produeixen matèria orgànica a partir de CO₂. Per això poden ser productors primaris en ambients sense llum, com determinats ecosistemes de fonts hidrotermals.
  • Transformen substàncies dels cicles biogeoquímics. Per exemple, els nitrificants transformen compostos del nitrogen i modifiquen les formes de nitrogen disponibles per a altres organismes.

No tots viuen en ambients extrems: també n’hi ha en sòls, aigües i instal·lacions de tractament d’aigües residuals.

La seva activitat depèn dels recursos disponibles. Si falta el donador d’electrons o l’acceptor adequat, disminueix l’obtenció d’energia; com a conseqüència, també pot disminuir la fixació de CO₂.

2.4. Classificar un organisme: dues fonts, dues justificacions

Tipus Font d’energia Font de carboni Exemple
Fotoautòtrof Llum CO₂ Plantes, algues, cianobacteris
Quimioautòtrof (quimiolitoautòtrof) Oxidació de compostos inorgànics CO₂ Bacteris nitrificants
Fotoheteròtrof Llum Compostos orgànics Alguns bacteris porprats
Quimioheteròtrof (quimioorganòtrof) Oxidació de compostos orgànics Compostos orgànics Animals, fongs, molts bacteris

Fixa’t en el quimioheteròtrof: obté l’energia d’oxidar compostos orgànics (glucosa, greixos, aminoàcids) i el carboni, d’aquesta mateixa matèria orgànica. Un quimioautòtrof també obté l’energia d’una oxidació química, però d’un compost inorgànic, i el carboni del CO₂.

Per classificar, justifica sempre les dues fonts, cadascuna amb la seva dada. Si només en cites una, la classificació queda a mitges.

Tres preguntes curtes que acompanyen sovint aquesta classificació:

  • És procariota o eucariota? Si l’organisme és un bacteri (o un arqueu), és procariota perquè és un bacteri: no té nucli ni orgànuls amb membrana, com mitocondris o cloroplasts.
  • Necessita pigments fotosintètics? Un quimioautòtrof no necessita pigments fotosintètics (com la clorofil·la), perquè no capta l’energia de la llum: l’obté de l’oxidació d’un compost inorgànic.
  • Algues i plantes són iguals? Comparteixen moltes característiques, però no totes:
Característica Algues Plantes
Autòtrofes (fotosíntesi) Sí Sí
Respiren (respiració cel·lular) Sí Sí
Arrel, tija i fulles diferenciades No: tenen un tal·lus, sense òrgans veritables Sí, en la majoria
Paret cel·lular de cel·lulosa En moltes, però no en totes Sí
Fruits No Només les angiospermes

Recorda que fan fotosíntesi i també respiren: de dia, la fotosíntesi supera la respiració; a les fosques, només respiren.

Exemple resolt: classificar un bacteri que oxida hidrogen

Un bacteri del sòl creix a les fosques en un medi sense compostos orgànics, amb CO₂, O₂ i H₂. Obté energia de la reacció 2 H2+O2→2 H2O\mathrm{2\,H_2 + O_2 \rightarrow 2\,H_2O}.

  1. Font d’energia: l’oxidació de l’H₂, un compost inorgànic, sense llum → quimiòtrof (litòtrof, perquè el donador és inorgànic).
  2. Font de carboni: el CO₂, perquè el medi no té compostos orgànics → autòtrof.

És un quimioautòtrof. És procariota perquè és un bacteri. No necessita pigments fotosintètics perquè l’energia no ve de la llum sinó de l’oxidació de l’H₂. Fixa el CO₂ al citosol del bacteri, amb la RuBisCO si fa servir el cicle de Calvin.


03

L’anabolisme: construir amb precursors, energia i electrons

Per sintetitzar una molècula, la cèl·lula acostuma a necessitar:

  1. Precursors: aporten els àtoms que formaran la molècula.
  2. Energia: sovint aportada per l’ATP.
  3. Poder reductor: habitualment NADPH, quan la síntesi inclou reduccions.
  4. Enzims: catalitzen les reaccions.

Aquests recursos provenen d’altres parts del metabolisme. Per això, l’anabolisme no funciona de manera aïllada.

3.1. Síntesi d’àcids grassos a partir d’acetil-CoA

Els àcids grassos tenen una cadena hidrocarbonada i un grup carboxil. Són components de molts lípids, com els triacilglicèrids i els fosfolípids. La via que els fabrica s’anomena lipogènesi.

D’on surt el carboni?

El punt de partida és l’acetil-CoA, que aporta unitats de dos carbonis.

En una cèl·lula animal, l’acetil-CoA pot provenir del catabolisme de la glucosa:

Glucosa → piruvat → acetil-CoA → àcids grassos.

Això explica que el carboni d’un glúcid pugui acabar en un greix. La seqüència completa fins al greix de reserva té quatre etapes, cadascuna amb el seu nom:

Glucosa → (glucòlisi, citosol) → piruvat → (oxidació del piruvat, matriu mitocondrial; s’allibera CO₂) → acetil-CoA → (lipogènesi, citosol) → àcids grassos → (esterificació amb glicerol) → triacilglicèrid.

Catabòlic o anabòlic? El procés global és anabòlic: construeix una molècula gran i molt reduïda, el triacilglicèrid, i consumeix ATP i NADPH. Però la primera fase, de la glucosa a l’acetil-CoA, és catabòlica: degrada la glucosa, allibera CO₂ i energia i forma ATP i NADH.

Què es consumeix?

En la síntesi d’àcids grassos:

  • es consumeix ATP per formar malonil-CoA a partir d’acetil-CoA;
  • s’utilitza NADPH per reduir els intermediaris;
  • la cadena creix mitjançant l’addició successiva d’unitats de dos carbonis.

No cal confondre els dos papers: l’ATP fa possibles passos que requereixen energia, mentre que el NADPH cedeix electrons per formar una cadena molt reduïda.

Com a referència, la síntesi d’un palmitat, un àcid gras de 16 carbonis, requereix 8 acetil-CoA, 7 ATP i 14 NADPH en la via de síntesi pròpiament dita. Aquest recompte no inclou tots els costos previs d’obtenir i transportar els precursors.

On té lloc?

En les cèl·lules animals, la síntesi principal d’àcids grassos té lloc al citosol.

Però l’acetil-CoA procedent del piruvat es forma a la matriu mitocondrial i no travessa directament la membrana mitocondrial interna. Per això, el seu carboni es transfereix al citosol principalment en forma de citrat, a partir del qual es torna a obtenir acetil-CoA.

En les plantes, la síntesi de novo d’àcids grassos es fa principalment als plastidis.

Relació amb la degradació dels greixos

Per obtenir energia d’un greix de reserva, la seqüència completa és:

Triacilglicèrid → (lipòlisi, citosol de l’adipòcit) → glicerol + àcids grassos → (β-oxidació, matriu mitocondrial) → acetil-CoA → (cicle de Krebs, matriu mitocondrial) → CO₂, NADH i FADH₂ → (cadena respiratòria i fosforilació oxidativa, membrana mitocondrial interna) → ATP.

La lipòlisi separa els àcids grassos del glicerol. La β-oxidació trenca cada àcid gras en unitats d’acetil-CoA i genera coenzims reduïts. En cèl·lules animals, té lloc principalment a la matriu mitocondrial.

La síntesi i la degradació no són simplement la mateixa via recorreguda en sentit contrari: utilitzen enzims, transportadors i mecanismes de regulació diferents.

Si la cèl·lula disposa de prou energia i precursors, pot afavorir la síntesi i l’emmagatzematge. Si necessita energia, pot afavorir la mobilització i l’oxidació dels greixos.

Si s’inhibeix la lipogènesi: membranes

Els àcids grassos no serveixen només per fer greix de reserva: també formen els fosfolípids, el component principal de totes les membranes. Per això:

Inhibidor de la lipogènesi → menys àcids grassos → menys fosfolípids → la cèl·lula no pot formar membranes noves (per dividir-se o fer créixer orgànuls) ni reparar la membrana plasmàtica i les dels orgànuls.

3.2. Síntesi d’aminoàcids: esquelet carbonat més nitrogen

Per fabricar un aminoàcid, cal aportar:

  • un esquelet carbonat, que forma la base de la molècula;
  • nitrogen, que s’incorpora al grup amino.

Els esquelets carbonats poden provenir de la glucòlisi o del cicle de Krebs.

Precursor metabòlic Exemple d’aminoàcid que se’n pot obtenir
Piruvat Alanina
α-cetoglutarat Glutamat
Oxaloacetat Aspartat

Com s’incorpora el nitrogen?

El nitrogen pot incorporar-se inicialment a molècules com el glutamat o la glutamina. Després, es pot transferir a altres esquelets carbonats.

Una transaminació és una reacció en què un grup amino passa d’un aminoàcid a un cetoàcid.

Per exemple:

Glutamat + piruvat ⇌ α-cetoglutarat + alanina.

En aquesta reacció:

  • el piruvat aporta l’esquelet carbonat de l’alanina;
  • el glutamat aporta el grup amino.

La incorporació inicial de nitrogen i les transformacions necessàries poden consumir ATP i poder reductor, segons la via. Això no significa que cada transaminació consumeixi directament ATP o NADPH.

Exemple resolt: per què la glucosa sola no és suficient?

Una cèl·lula disposa de glucosa abundant, però no té cap font de nitrogen utilitzable.

La glucosa pot proporcionar energia i esquelets carbonats. Tanmateix, no conté nitrogen. Per tant, la cèl·lula no pot mantenir la síntesi neta d’aminoàcids només amb glucosa.

Falta nitrogen → no es poden formar prou grups amino → es limita la síntesi d’aminoàcids i, en conseqüència, la de proteïnes.

A més, no tots els organismes poden fabricar tots els aminoàcids. Els humans hem d’obtenir els aminoàcids essencials de l’alimentació.


04

Mapa integrat: on passa cada procés i què hi entra i en surt?

La taula següent pren com a referència una cèl·lula eucariota. Les files de fotosíntesi corresponen a cèl·lules fotosintètiques.

Procés Localització principal Entrades destacades Sortides destacades
Glucòlisi Citosol Glucosa, NAD⁺, ADP i fosfat Piruvat, NADH i ATP net
Oxidació del piruvat Matriu mitocondrial Piruvat, CoA i NAD⁺ Acetil-CoA, CO₂ i NADH
Cicle de Krebs Matriu mitocondrial, amb una excepció enzimàtica a la membrana interna Acetil-CoA i coenzims oxidats CO₂, NADH, FADH₂ i una petita quantitat d’ATP o GTP
Cadena respiratòria i fosforilació oxidativa Membrana mitocondrial interna NADH, FADH₂, O₂, ADP i fosfat Coenzims oxidats, H₂O i ATP
Via de les pentoses fosfat, branca oxidativa Citosol Glucosa-6-fosfat i NADP⁺ NADPH, CO₂ i precursors de pentoses
Síntesi d’àcids grassos en animals Citosol Acetil-CoA, ATP i NADPH Àcids grassos
Síntesi d’aminoàcids Citosol i altres compartiments, segons la via Esquelets carbonats, nitrogen i, segons la via, energia i poder reductor Aminoàcids
Fase lluminosa de la fotosíntesi Membrana dels tilacoides Llum, H₂O, NADP⁺, ADP i fosfat O₂, NADPH i ATP
Cicle de Calvin Estroma del cloroplast CO₂, ATP i NADPH Trioses fosfat, ADP i NADP⁺

En els procariotes no hi ha mitocondris ni cloroplasts. En els quimioautòtrofs, la cadena de transport d’electrons es troba a la membrana plasmàtica, i la fixació de CO₂ té lloc al citosol.

On té lloc cada etapa: eucariota i bacteri

Etapa Cèl·lula eucariota Bacteri
Glucòlisi Citosol Citosol
Lipòlisi (triacilglicèrid → glicerol + àcids grassos) Citosol Citosol
Oxidació del piruvat Matriu mitocondrial Citosol
β-oxidació Matriu mitocondrial Citosol
Cicle de Krebs Matriu mitocondrial Citosol
Cadena respiratòria i ATP-sintasa Membrana mitocondrial interna Membrana plasmàtica
Lipogènesi (animals) Citosol Citosol
Fixació de CO₂ (cicle de Calvin) Estroma del cloroplast Citosol
Compte!

Compte: «al mitocondri» no és prou precís. Indica sempre el compartiment: matriu mitocondrial (oxidació del piruvat, β-oxidació, Krebs) o membrana mitocondrial interna (cadena respiratòria i ATP-sintasa). En un bacteri, digues citosol o membrana plasmàtica.

Quines rutes són anabòliques i quines catabòliques?

Ruta Anabòlica o catabòlica? Justificació
Glucòlisi Catabòlica (no anabòlica) Degrada la glucosa a piruvat i allibera energia (ATP i NADH).
Cicle de Calvin Anabòlica Fixa el CO₂ i el redueix a glúcids: construeix molècules i consumeix ATP i NADPH.
Cicle de Krebs Catabòlica en aquesta classificació Oxida l’acetil-CoA a CO₂ i forma coenzims reduïts. Tot i així és amfibòlic, perquè cedeix intermediaris per a síntesis.
Fosforilació oxidativa Catabòlica (no anabòlica) És l’última etapa de la respiració; produeix ATP amb l’energia dels electrons de la degradació de nutrients.
Fotofosforilació (fase lluminosa) Anabòlica, com a part de la fotosíntesi No construeix molècules de carboni per si sola, però és la fase de la fotosíntesi que transforma l’energia de la llum en l’ATP i el NADPH que consumeix l’anabolisme autòtrof (el cicle de Calvin).

Justifica cada fila: «anabòlica» o «catabòlica» sense dir si la ruta construeix o degrada, i què consumeix o produeix, no explica res.

Si s’inhibeix la fase lluminosa: tota la síntesi en cadena

Inhibidor de la fase lluminosa → no es forma ATP ni NADPH → el cicle de Calvin s’atura → no es formen trioses fosfat ni glúcids → falten precursors carbonats → no es poden fabricar àcids grassos i fosfolípids, ni aminoàcids i proteïnes.

La planta acabaria sense poder construir membranes ni proteïnes, perquè necessiten esquelets de carboni que surten de la fotosíntesi.

Les connexions que donen sentit al mapa

                         CO₂
                          │ fixació: consumeix ATP i poder reductor
                          ▼
                  MATÈRIA ORGÀNICA
                          │
            ┌─────────────┴─────────────┐
            ▼                           ▼
     Degradació i oxidació       Precursors de síntesi
            │                           │
       ATP i coenzims              ATP + NADPH
          reduïts                       │
            │                           ▼
            └──────────────► Àcids grassos, aminoàcids...

El cicle de Krebs és un punt de connexió especialment important:

  • oxida grups acetil i contribueix a l’obtenció d’energia;
  • proporciona intermediaris que es poden utilitzar per sintetitzar altres molècules.

Per això és una via amfibòlica: participa tant en el catabolisme com en l’anabolisme.

Si un intermediari surt del cicle per fabricar un aminoàcid, cal reposar-lo perquè el cicle pugui continuar funcionant adequadament.


05

Exemple resolt amb una taula: demostrar activitat quimioautòtrofa

S’estudia un bacteri nitrificant en un medi sense compostos orgànics, amb sals minerals, CO₂ i oxigen. S’hi afegeix CO₂ marcat per detectar si el seu carboni s’incorpora a la matèria orgànica.

Les dades són simulades. Tots els cultius parteixen de la mateixa quantitat de bacteris i es mantenen durant el mateix interval.

Condició Amoni Llum Consum d’O₂, unitats relatives Carboni del CO₂ incorporat a matèria orgànica, unitats relatives
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 s’ha afegit un inhibidor de la cadena de transport d’electrons.

Què permet concloure cada comparació?

A i B: la llum no és necessària en aquestes condicions.
El consum d’oxigen passa de 10,0 a 9,8 i la incorporació de carboni de 8,0 a 7,9 sense llum: diferències del 2,0 % i de l’1,3 %. Amb un sol valor per condició, sense rèpliques ni dades de variabilitat, no podem valorar si aquesta petita diferència és real.

B i C: la presència d’amoni permet una activitat molt més alta.
Calcula quantes vegades més, amb el quocient escrit:

carboni incorporat en Bcarboni incorporat en C=7,9 u. r.0,2 u. r.=39,5 vegades \frac{\text{carboni incorporat en B}}{\text{carboni incorporat en C}}=\frac{7{,}9\ \text{u. r.}}{0{,}2\ \text{u. r.}}=\boxed{39{,}5\ \text{vegades}}

Amb amoni, el bacteri incorpora 39,5 vegades més carboni (i consumeix 9,8/0,5=19,69{,}8/0{,}5 = 19{,}6 vegades més O₂). Això és coherent amb el fet que l’oxidació de l’amoni aporti electrons i energia. C fa de control sense donador d’electrons.

B i D: el transport d’electrons és necessari per mantenir l’activitat observada.
Amb l’inhibidor, la incorporació de carboni baixa de 7,9 a 0,3 u. r., una disminució del 7,9−0,37,9×100=96,2 %\frac{7{,}9-0{,}3}{7{,}9}\times100 = 96{,}2\ \%. L’inhibidor redueix el consum d’oxigen i l’obtenció d’energia; com a conseqüència, també disminueix la fixació de CO₂.

Compte amb les rèpliques: cada condició té un sol valor. Les conclusions són coherents amb les dades, però per demostrar-les caldria repetir cada cultiu diverses vegades i comparar la variabilitat.

Seguiment de les tres magnituds

  • Carboni: CO₂ → matèria orgànica.
  • Electrons: amoni → cadena de transport → O₂.
  • Energia: oxidació de l’amoni → gradient de protons i ATP → processos de síntesi.

Conclusió: els resultats són coherents amb un metabolisme quimioautòtrof. No seria correcte dir que el bacteri «obté el carboni de l’amoni», perquè l’amoni no conté carboni.


06

Exemple resolt amb un gràfic: de la glucosa als àcids grassos

Es cultiven cèl·lules animals amb glucosa marcada amb carboni radioactiu. Es mesura quina quantitat d’aquest marcador apareix en els àcids grassos.

Hi ha dos grups:

  • Control: metabolisme no alterat.
  • Tractament: inhibició d’una via important de producció de NADPH.

Durant l’experiment es comprova que la viabilitat cel·lular i la concentració d’ATP són semblants en tots dos grups. Les dades són simulades.

Temps (min) 0 10 20 30
Control: carboni marcat en els àcids grassos (u. relatives) 0 10 20 30
Tractament: carboni marcat en els àcids grassos (u. relatives) 0 2 3 3

Com es construeix el gràfic

  1. Eixos: la variable que controla l’experimentador, el temps, a l’eix horitzontal; la variable mesurada, el carboni marcat, a l’eix vertical.
  2. Nom i unitats a cada eix: «Temps (min)» i «Carboni marcat en els àcids grassos (u. relatives)».
  3. Escala uniforme: la mateixa distància per a cada 10 min i per a cada 5 unitats, encara que no hi hagi dades a tots els valors.
  4. Les dues sèries: cada punt exacte de la taula, units amb línies rectes. El temps és una variable contínua: és un gràfic de línies, mai un histograma.
  5. Llegenda: un símbol i un traç diferents per a cada sèrie.
051015202530051015202530Temps (min)C marcat en àcids grassos (u. r.)ControlTractament

1. Què representa la pendent?

La pendent indica la velocitat d’acumulació del carboni marcat en els àcids grassos:

v=ΔCΔt v=\frac{\Delta C}{\Delta t}

Entre els minuts 0 i 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}
  • Tractament: 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}

Per tant, el tractament redueix aquesta velocitat respecte del 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\ \%}

Amb un sol valor per temps i grup, sense rèpliques, aquesta diferència és coherent amb l’efecte del tractament, però no en demostra la variabilitat.

2. Què ens diu sobre el carboni?

Com que el marcador s’ha administrat amb la glucosa i després apareix als àcids grassos, una part del carboni de la glucosa s’ha incorporat als àcids grassos.

La connexió metabòlica és:

Glucosa → piruvat → acetil-CoA → àcids grassos.

3. Per què disminueix la incorporació si l’ATP es manté?

La síntesi d’àcids grassos també necessita NADPH. Si disminueix la seva disponibilitat, falten electrons per a les reaccions de reducció.

Menys NADPH → menor capacitat reductora → menor síntesi d’àcids grassos, encara que hi hagi ATP.

Que l’activitat no desaparegui del tot és compatible amb l’existència d’altres fonts de NADPH o amb una inhibició incompleta.

4. Què no podem afirmar?

El gràfic mesura incorporació de marcador, no directament la quantitat total de greix de la cèl·lula.

Una incorporació menor no demostra, tota sola, que s’hagi degradat més greix. Per saber-ho, caldrien altres mesures.


07

Com construir una resposta de metabolisme a la PAU

Una resposta completa no es limita a posar el nom de la via. Ha d’unir dada, procés i conseqüència.

Pots ordenar el raonament així:

  1. Identifica què s’ha modificat: llum, substrat, oxigen, nitrogen o inhibidor.
  2. Indica què s’ha mesurat: consum d’O₂, producció de CO₂, ATP, creixement o incorporació de carboni.
  3. Compara les dades: utilitza valors, pendents i unitats.
  4. Explica el mecanisme: situa la reacció o la via afectada.
  5. Connecta la causa amb l’efecte: explica per què canvia el resultat.
  6. Limita la conclusió a allò que mostren les dades.

Per exemple, és més complet escriure:

«En inhibir el transport d’electrons, disminueix la formació del gradient de protons i, per tant, la síntesi d’ATP. Com que la fixació de CO₂ necessita ATP, també disminueix la incorporació de carboni a la matèria orgànica.»

que escriure només:

«L’inhibidor fa disminuir la quimiosíntesi.»


08

Altres preguntes de dades: comparar poblacions i calcular energia

8.1. Comparar dues poblacions i justificar les dues assignacions

Quan la pregunta et dona dues poblacions sense nom i et demana quina és quina, justifica les dues assignacions, cadascuna amb la seva dada i un quocient escrit.

Exemple resolt

D’un sediment s’aïllen dues poblacions de bacteris, 1 i 2. Una és nitrificant i l’altra és quimioheteròtrofa. A les fosques, es mesura el consum d’O₂ en afegir amoni o glucosa (dades simulades, un sol valor per condició):

Població Consum d’O₂ amb NH₄⁺ (nmol·min⁻¹) Consum d’O₂ amb glucosa (nmol·min⁻¹)
1 6,30 0,400
2 0,350 5,60
  1. La població 1 és la nitrificant (quimioautòtrofa). Consumeix molt més O₂ amb amoni: 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 vegades més. L’amoni és el seu donador d’electrons: com més se n’oxida, més electrons arriben a l’O₂.
  2. La població 2 és la quimioheteròtrofa. Consumeix molt més O₂ amb 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 vegades més. Oxida un compost orgànic, que li dona electrons i energia.

Compte: amb un sol valor per condició no hi ha rèpliques; la conclusió és coherent amb les dades, però caldria repetir l’experiment per demostrar-la.

8.2. Calcular l’energia d’un aliment

Quan la cèl·lula oxida els nutrients, n’obté energia. Per calcular l’energia d’un aliment es fan servir valors mitjans:

Nutrient Energia aproximada
Lípids 9 kcal·g⁻¹
Proteïnes 4 kcal·g⁻¹
Glúcids 4 kcal·g⁻¹

Els lípids donen més del doble d’energia per gram perquè les seves cadenes hidrocarbonades estan molt reduïdes: tenen molts electrons per cedir quan s’oxiden. Per això la lipogènesi gasta tant NADPH.

Exemple resolt

Una barreta de cereals conté, per cada 100 g, 12,0 g de lípids, 8,00 g de proteïnes i 30,0 g de glúcids. Quanta energia aporta una barreta de 40,0 g? (Dades inventades.)

  1. Energia per 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 porció: E=E100⋅mporcioˊ100 g=260 kcal⋅40,0 g100 g=104 kcalE=E_{100}\cdot\dfrac{m_{\text{porció}}}{100\ \mathrm{g}}=260\ \mathrm{kcal}\cdot\dfrac{40{,}0\ \mathrm{g}}{100\ \mathrm{g}}=\boxed{104\ \mathrm{kcal}}

Per comparar dos aliments, calcula l’energia de cada porció i escriu el quocient: quantes vegades més aporta l’un que l’altre.


09

Idees essencials per retenir

  • La quimiosíntesi connecta l’oxidació de compostos inorgànics amb la fixació de CO₂ sense necessitat de llum.
  • La font d’energia i la font de carboni són conceptes diferents.
  • L’anabolisme necessita precursors i energia; moltes síntesis també necessiten poder reductor.
  • Els àcids grassos es formen a partir d’acetil-CoA, amb consum d’ATP i NADPH.
  • Els aminoàcids necessiten esquelets carbonats i nitrogen.
  • Catabolisme i anabolisme comparteixen intermediaris i estan coordinats.
  • Per interpretar un experiment, segueix per separat el carboni, els electrons i l’energia, i després explica com es connecten.

Practica

Posa’t a prova

Tres exercicis resolts pas a pas, de menys a més difícils. Intenta’ls abans d’obrir la solució; si t’encalles, obre les pistes d’una en una.

Bàsic

1D’on surten el carboni, els electrons i l’energia?

Es descriuen tres organismes:

  • P: utilitza llum, obté carboni del CO₂ i fa fotosíntesi oxigènica.
  • Q: viu sense llum, oxida nitrit a nitrat, utilitza O₂ i obté carboni del CO₂.
  • R: oxida glucosa, utilitza O₂ i obté el carboni de compostos orgànics.
  1. a
    Fes a la llibreta una taula amb una fila per a P, Q i R i aquestes columnes, i completa-la: font inicial d’energia, font de carboni, donador d’electrons indicat i autòtrof o heteròtrof.
  1. b
    Quin és quimioautòtrof? Explica per què no és suficient dir que «obté energia de reaccions químiques» per identificar-lo.
  1. c
    Corregeix aquestes afirmacions:
  1. «El CO₂ proporciona l’energia necessària per fabricar matèria orgànica.»
  2. «Tots els autòtrofs necessiten llum.»
  3. «Si una cèl·lula té ATP, ja té tot el que necessita per sintetitzar àcids grassos.»
  4. «Els microorganismes quimioautòtrofs són tots bacteris i només viuen en ambients extrems.»
  1. d
    Dibuixa un esquema de quatre passos que connecti l’oxidació d’un compost inorgànic amb la fabricació de matèria orgànica. Diferencia-hi el paper de l’ATP i el del poder reductor.

Pista 1

Classifica per separat la font d’energia i la font de carboni.

Pista 2

En la fotosíntesi oxigènica, l’aigua cedeix els electrons.

Pista 3

Un compost pot proporcionar electrons i energia sense aportar el carboni de la biomassa.

Pista 4

A l’esquema, l’ATP ha de representar energia i el poder reductor, electrons.

Mostra la solució

a)

Organisme Font inicial d’energia Font de carboni Donador d’electrons indicat Autòtrof o heteròtrof
P Llum CO₂ H₂O Autòtrof (fotoautòtrof)
Q Oxidació del nitrit CO₂ Nitrit Autòtrof (quimioautòtrof)
R Oxidació de la glucosa Compostos orgànics Glucosa, mitjançant les vies d’oxidació i els coenzims Heteròtrof (quimioheteròtrof)
  1. b
    Q és quimioautòtrof i, més concretament, quimiolitoautòtrof. Dues justificacions, una per a cada font:
  1. Energia: l’obté de l’oxidació del nitrit, una substància inorgànica, sense llum → quimiòtrof (litòtrof).
  2. Carboni: l’obté del CO₂ → autòtrof.

Dir només que obté energia de reaccions químiques no el distingeix de R. R també obté energia química, però utilitza compostos orgànics com a font de carboni.

c)

  1. El CO₂ aporta carboni, però la seva incorporació a matèria orgànica necessita una font d’energia i poder reductor.
  2. Hi ha autòtrofs que no necessiten llum: els quimioautòtrofs obtenen energia de reaccions químiques.
  3. Per sintetitzar àcids grassos també calen precursors carbonats, NADPH i els enzims adequats.
  4. Hi ha quimioautòtrofs entre els bacteris i els arqueus. També viuen en sòls, aigües i altres ambients no extrems.
  1. d
    Esquema model:
1. Oxidació d’un compost inorgànic
                  │
                  ▼
2. Transport d’electrons i formació d’un gradient de protons
                  │
                  ▼
3. Obtenció d’ATP i de poder reductor*
                  │
                  ▼
4. Fixació de CO₂ i síntesi de matèria orgànica

* L’obtenció de poder reductor pot necessitar mecanismes addicionals i consumir energia.

L’ATP aporta energia a les reaccions. El poder reductor cedeix electrons per reduir els compostos de carboni.


Intermedi

2Fabricar un àcid gras: què limita la síntesi?

En un sistema experimental de síntesi d’àcids grassos, formar 1 µmol de palmitat, un àcid gras de 16 carbonis, requereix:

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

El sistema disposa de:

Recurs Quantitat disponible
Acetil-CoA 120 µmol
ATP 96 µmol
NADPH 168 µmol

Considera que no es regeneren aquests recursos, que no hi ha altres consums i que no cal comptar costos previs de transport o de producció dels precursors.

  1. a
    Explica què aporta cadascun dels tres recursos.
  1. b
    Calcula quina quantitat màxima de palmitat permetria fabricar cada recurs per separat. Identifica el recurs limitant i la producció màxima real.
  1. c
    Calcula quina quantitat de cada recurs queda després d’aquesta producció màxima.
  1. d
    Es duplica només la quantitat inicial de NADPH. Calcula la nova producció màxima i identifica el nou recurs limitant.
  1. e
    En una cèl·lula animal, on es fa principalment aquesta síntesi? Si l’acetil-CoA s’ha format a la matriu mitocondrial, com arriba el seu carboni al compartiment de síntesi?

Pista 1

Divideix cada quantitat disponible pel consum necessari per formar una unitat de palmitat.

Pista 2

La producció real no pot superar el menor dels tres resultats.

Pista 3

Per calcular què sobra, resta el consum real a la quantitat inicial.

Pista 4

En animals, l’acetil-CoA mitocondrial no travessa directament la membrana interna.

Mostra la solució

a)

  • Acetil-CoA: aporta els carbonis de la cadena.
  • ATP: aporta energia, especialment per formar malonil-CoA.
  • NADPH: aporta electrons per reduir els intermediaris.
  1. b
    Per a cada recurs, Pmax⁡=quantitat disponibleconsum per unitat de palmitatP_{\max}=\dfrac{\text{quantitat disponible}}{\text{consum per unitat de palmitat}}.

Màxim permès per l’acetil-CoA:

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

Màxim permès per l’ATP:

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

Màxim permès pel NADPH:

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

El menor valor és 12,0. Per tant, el NADPH és limitant i la producció màxima real és:

12,0 μmol \boxed{12,0\ \mathrm{\mu mol}}
  1. c
    Per fabricar 12,0 µmol: consum = producció × consum per µmol; restant = disponible − consum.
Recurs Consum Quantitat restant
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 passa a:
nNADPH=2×168 μmol=336 μmol n_{\text{NADPH}}=2\times168\ \mathrm{\mu mol}=336\ \mathrm{\mu mol}

Aquesta quantitat permetria:

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

Els màxims són ara 15,0 per l’acetil-CoA, 13,7 per l’ATP i 24,0 pel NADPH.

Per tant:

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

El nou recurs limitant és l’ATP. Duplicar un recurs no duplica necessàriament la producció, perquè un altre recurs pot passar a limitar-la.

  1. e
    En cèl·lules animals, la síntesi principal té lloc al citosol.

El carboni de l’acetil-CoA mitocondrial es transfereix principalment en forma de citrat. Al citosol, a partir del citrat es torna a obtenir acetil-CoA.


Tipus PAU

3Tipus PAU: productors primaris en un ambient sense llum

En un bioreactor sense llum es cultiva un microorganisme que oxida sulfur d’hidrogen. El medi conté CO₂ i sals minerals, però no compostos orgànics.

La reacció global d’oxidació és:

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

Es mantenen constants la temperatura, el pH i la quantitat inicial de microorganismes. Després d’un període d’estabilització, es mesuren aquestes taxes:

Aportació d’H₂S, µmol·h⁻¹ Producció de sulfat, µmol·h⁻¹ Consum d’O₂, µmol·h⁻¹ Fixació de carboni 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

A les dues últimes condicions, la concentració d’O₂ dissolt és molt baixa.

En un segon assaig, amb una aportació de 80 µmol d’H₂S·h⁻¹, s’augmenta el subministrament d’oxigen. La producció de sulfat passa a 60 µmol·h⁻¹ i la fixació de carboni a 18 µmol de C·h⁻¹.

a) [1 punt]

Classifica el microorganisme segons la font d’energia i la font de carboni. Identifica el donador i l’acceptor final d’electrons. Explica per què no s’ha de confondre l’oxidació d’H₂S amb la fixació de CO₂.

b) [1 punt]

Representa la fixació de carboni en funció de l’aportació d’H₂S en el primer assaig. Interpreta el tram inicial i l’altiplà.

c) [1 punt]

Explica quina hipòtesi sobre el factor limitant queda reforçada pel segon assaig. Calcula el consum d’O₂ esperat en aquest segon assaig i la quantitat d’H₂S aportat que no s’oxida.

d) [1 punt]

Dibuixa un esquema que connecti aquest microorganisme amb un consumidor d’un ecosistema sense llum. Explica d’on surt la matèria orgànica inicial i per què no podem afirmar, per a qualsevol ecosistema d’aquest tipus, que és completament independent de la fotosíntesi.


Pista 1

L’H₂S no conté carboni.

Pista 2

A l’altiplà continua augmentant l’aportació d’H₂S, però no la quantitat que s’oxida.

Pista 3

El segon assaig modifica l’oxigen: comprova si recupera l’activitat.

Pista 4

Diferencia no necessitar llum directament de no dependre de cap producte generat per fotosíntesi.

Mostra la solució
  1. a
    És quimioautòtrof:
  • obté energia de l’oxidació d’una substància inorgànica;
  • obté carboni del CO₂.

Més concretament, és quimiolitoautòtrof.

  • Donador d’electrons: H₂S.
  • Acceptor final d’electrons: O₂.

L’oxidació d’H₂S proporciona electrons i energia, mentre que la fixació de CO₂ incorpora carboni a molècules orgàniques. L’H₂S no pot aportar aquest carboni perquè no en conté.

  1. b
    Gràfic model de línies: aportació d’H₂S a l’eix horitzontal amb escala uniforme, fixació de carboni a l’eix vertical i els cinc punts exactes units:
024681001020304050607080Aportació d’H₂S (µmol·h⁻¹)Fixació de C (µmol de C·h⁻¹)

En el tram inicial, més H₂S permet més oxidació i més fixació de carboni: de 0 a 20 µmol·h⁻¹, cada 10 µmol d’H₂S·h⁻¹ afegeix 3 µmol de C·h⁻¹ fixats. Per tant, la seva aportació limita l’activitat en aquest interval.

A l’altiplà, afegir més H₂S ja no augmenta ni l’oxidació ni la fixació: de 40 a 80 µmol·h⁻¹ l’aportació es duplica (+100 %), però la fixació es manté en 9 µmol de C·h⁻¹ (+0 %). Un altre factor passa a limitar l’activitat. La baixa concentració d’O₂ fa pensar que aquest factor és l’oxigen, però el primer assaig tot sol encara no ho demostraria.

  1. c
    El segon assaig reforça la hipòtesi que l’oxigen era limitant. Amb la mateixa aportació d’H₂S (80 µmol·h⁻¹), en augmentar l’oxigen la producció de sulfat passa de 30 a 60 µmol·h⁻¹ i la fixació 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 vegades més. Amb un sol valor per condició, és una hipòtesi reforçada, no demostrada amb rèpliques.

Per cada µmol de sulfat produït es consumeixen 2 µmol d’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 producció de 60 µmol de sulfat implica l’oxidació de 60 µmol d’H₂S:

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

Aquesta és l’aportació que no s’oxida segons el model.

  1. d
    Esquema model:
H₂S + O₂ ──► energia i poder reductor
                         │
CO₂ ─────────────────────┤
                         ▼
              Microorganisme quimioautòtrof
                 Matèria orgànica pròpia
                         │ alimentació
                         ▼
                     Consumidor

El microorganisme fabrica la matèria orgànica inicial a partir de CO₂. Per això és un productor primari.

No necessita llum directament. Tanmateix, si l’oxigen que utilitza procedeix, en últim terme, de la fotosíntesi de la superfície, existeix una dependència indirecta de la fotosíntesi. Per tant, absència de llum local no equival necessàriament a independència completa de la fotosíntesi.