La quimiosíntesis consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía que se libera en reacciones de compuestos inorgánicos reducidos. Los organismos que realizan quimiosíntesis se denominan quimoautótrofos, quimiolitótrofos o quimiosintéticos, todos son bacterias que usan como fuente de carbono el dióxido de carbono en un proceso parecido al ciclo de Calvin de las plantas.

La ecuación global de la quimiosíntesis, usando como molécula oxidable el sulfuro de hidrógeno es la siguiente:

CO₂ + O₂ + 4H₂S → CH₂O + 4S + 3H₂O

Muchas bacterias que viven en el fondo de los océanos usan la quimiosíntesis como forma de producir energía sin necesidad de luz solar, donde no pueden vivir organismos fotosintéticos. Muchas de estas bacterias son la fuente básica de alimentación para el resto de organismos del suelo oceánico, siendo el comportamiento simbiótico muy común.

Muchos de los compuestos reducidos que utilizan las bacterias, como el NH₃ o el H₂S son sustancias procedentes de la descomposición de la materia orgánica. Al oxidarlas, las transforman en sustancias minerales, NO₃^– y SO₄^2-, respectivamente, que pueden ser absorbidas por las plantas. Estas bacterias cierran, por tanto, los ciclos biogeoquímicos, posibilitando la vida en el planeta.

Fases de la quimiosíntesis

• Primera fase. Fase oxidativa: oxidación de compuestos inorgánicos.

Esta fase es similar a la fase fotoquímica o luminosa de la fotosíntesis.

En esta fase, la energía liberada en las reacciones de oxidación de sustancias inorgánicas (amoniaco, nitritos, azufre, hierro, etc.) se utiliza para sintetizar ATP (fosforilación oxidativa del ADP) y poder reductor (NADH en las bacterias en lugar de NADPH como en las plantas). Parte del ATP se emplea en provocar un transporte inverso en la cadena respiratoria de electrones para la obtención de NADH.

• Segunda fase. Fase biosintética: biosíntesis de compuestos orgánicos.

Esta fase es similar a la fase biosintética u oscura de la fotosíntesis.

Utiliza el ATP y el NADH obtenidos en la fase anterior para reducir compuestos inorgánicos (CO₂, NO^–₃, SO^2-₄) y obtener compuestos orgánicos.

Tipos de bacterias quimiosintéticas

Según el sustrato utilizado, las bacterias se clasifican en los siguientes grupos:

• Bacterias incoloras del azufre: Estas bacterias usan el H₂S procedente de la descomposición de la materia orgánica, que abunda en las aguas residuales, fuentes hidrotermales y ambientes ricos en azufre o H₂S.
• Bacterias del nitrógeno: Viven en el suelo y en el agua. Oxidan compuestos reducidos de nitrógeno, en concreto el amoniaco (NH₃), que transforman en nitratos (NO₃^–), el cual puede ser utilizado por las plantas. Esta oxidación del amoniaco procedente de la descomposición de la materia orgánica se realiza en dos fases:
  • Bacterias nitrosificantes: Oxidan el amoniaco a nitritos.
  • Bacterias nitrificantes: Oxidan los nitritos a nitratos.
• Bacterias del hierro: Oxidan compuestos ferrosos a férricos.
• Bacterias del hidrógeno: Quimioautótrofas facultativas, que pueden utilizar el hidrógeno molecular.