Ciclul sulfului

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Sulful pe tabelul periodic

Ciclul sulfului este ciclul biogeochimic referitor la diferitele forme în care sulful este prezent în mediu.

Sulful participă la constituirea aminoacizilor precum cisteina și metionina și a altor molecule de mare importanță metabolică: biotină , coenzima A , feredoxină , tiamină pirofosfat etc. grupate sub denumirea generică de tiocompuși (sau tiomolecule ). Sulful prezent în mediu poate proveni din erupții vulcanice , în special sub formă de H 2 S , din activități industriale sau din incendii care eliberează oxizi de sulf ( SO 2 ) în atmosferă. Acestea, grație unui proces de oxidare fotochimică , sunt oxidate în continuare la SO 3 care, la rândul său, se dizolvă în apa de ploaie formând acid sulfuric (H 2 SO 4 ) care disociază eliberează ioni sulfat (SO 4 - ). Alte surse de sulf sunt minerale precum: gips (CaSO 4 * 2H 2 O) și pirită (FeS 2 ). Acesta din urmă, în special, poate fi demolat de o bacterie aerobă și tolerant la condițiile solului acid ( pH optim de la 3 la 4, dar poate ajunge și la 0,6), Thiobacillus thiooxidans :

2FeS 2 + 2 H 2 O + O 2 → 2Fe (OH) 2 + 2S 2
S 2 + 2H 2 O + 3O 2 → 2H 2 SO 4 → 4H + + 2SO 4 -

(ambele reacții eliberează energie)

Ionul sulfat (SO 4 - ) este forma în care sulful este absorbit de majoritatea plantelor și bacteriilor verzi, care apoi îl reduc de la valența 6 la valența 2 și îl „activează” pentru a sintetiza aminoacizii de sulf și alte molecule. Organismele incapabile să reducă sulful, care, prin urmare, nu ar putea produce aceste molecule esențiale, îl absorb deja redus sub formă de cisteină sau hidrogen sulfurat (H 2 S), care este totuși toxic pentru majoritatea ființelor vii. Odată organizat, sulful revine în sol prin demolări metabolice sau prin moartea organismelor; în acest moment tiocompușii sunt degradați de diferiți microorganisme aerobe și anaerobe până la SO 4 - , în primul caz sau la H 2 S, în al doilea caz.

Demolarea aerobă a tiocompușilor

Compușii organici care conțin sulf sunt degradați la SO 4 - prin diferite etape:

cisteină → acid cisteic → acid sulfinic → acid sulfonic → ion sulfit (SO 3 - ) → ion sulfat (SO 4 - )

Transformarea din acid sulfonic în ion sulfit include desulfonarea.

Demolarea anaerobă a tiomoleculelor

Demolarea anaerobă a moleculelor organice care conțin sulf este efectuată de bacterii aparținând genurilor Clostridium , Proteus sau Salmonella . O moleculă precum cisteina este degradată, în prezența apei și datorită unei enzime numite cisteină desulfonază , la hidrogen sulfurat (H 2 S), amoniac (NH 3 ) și acid piruvic . În mod similar, degradarea metioninei produce metil mercaptan (CH 3 SH).

Oxidarea hidrogenului sulfurat

Deoarece hidrogenul sulfurat este toxic pentru majoritatea ființelor vii, în urma degradării anaerobe a tiocompușilor trebuie să intervină unele microorganisme care o oxidează la molecule diatomice (S 2 ) sau la ioni sulfat (SO 4 - ). Aceste microorganisme sunt răspândite atât în ​​sol, cât și în ape și includ specii precum Spirillum volutans , altele aparținând genului Thiotrix sau familiei Thiorhodaceae . Bacteriile acestei familii au fie un pigment verde numit bacterioviridina, tipic pentru speciile din genul Beggiatoa , fie un pigment roșu numit bacteriopurina. Acești pigmenți permit demolarea hidrogenului sulfurat în condiții anaerobe printr-un proces chimiosintetic similar cu fotosinteza :

2H 2 S + CO 2 → (CH 2 O) + H 2 O + S 2

Această reacție permite sinteza zaharurilor , dar necesită aportul de energie, asigurat de starea de excitație a pigmenților. În acest moment, molecula de sulf (S 2 ) poate fi excretată și pierdută în atmosferă sau poate fi oxidată în ion sulfat (SO 4 - ) chiar de către Thiorodaceae:

S 2 + 3O 2 + 2H 2 O → 2SO 4 - + 4H +

Această reacție eliberează energie și este de obicei efectuată de specii cu pigment roșu, în timp ce cele cu pigment verde eliberează S 2 în atmosferă. În prezența nitraților și a carbonatului de calciu, oxidarea moleculei de sulf (S 2 ) poate avea loc chiar și în absența oxigenului de către bacteria Thiobacillus denitrificans, care derivă energia metabolică din această reacție:

6NO 3 - + 5S + 2CaCO 3 → 3SO 4 - + 2 CaSO 4 + 2CO 2 + 3N 2

Pe de altă parte, în condiții aerobe, alte microorganisme pot oxida direct hidrogenul sulfurat în ion sulfat sau în sulf molecular.

Reducerea ionilor de sulfat

În cele din urmă, în ciclul sulfului, în condiții anaerobe, pot interveni și alte specii de bacterii, cum ar fi Desulfovibrio desulfuricans sau Vibrio desulfuricans , care, cu respirație anaerobă , reduc ionii de sulfat sau acidul sulfuric produs de Thiobacillus thiooxidans , la H 2 S, obținându-le puterea.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN (EN) sh85130375 · GND (DE) 4180416-8
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Ciclo_dello_dello_ulolfo&oldid=121404648 ”