Microbiologia per i beni culturali

Processi di riduzione e fermentazione

Un esempio è la denitrificazione in cui abbiamo come accettore finale il nitrato NO₃, che accettando elettroni forma azoto molecolare, gas, principale componente dell'atmosfera. Oppure la riduzione di solfati, accettore SO₄^2-, si forma acido solfidrico.

Fermentazione

Vediamo che non c'è il ciclo di Krebs né la catena di trasporto degli elettroni, la molecola organica di partenza risulterà essere ossidato solo parzialmente e la quantità di energia che si ottiene è molto ridotta, la maggior parte viene dalla glicolisi. Si ottengono dei fermenti acidi di varia natura, perché durante la glicolisi si riduce il NAD a NADH, l'ultimo passaggio è per ossidare NADH a NAD ossidato, che serve per far andare avanti la glicolisi.

Chemiolitotrofi autotrofi

Hanno un composto inorganico ridotto che si ossida e producono energia.

Fototrofi autotrofi

La luce viene assorbita per poi dar luogo alla formazione di ATP. Sono generalmente autotrofi e utilizzano il biossido di carbonio come fonte di carbonio.

La fotosintesi è un processo che avviene nelle piante, nelle alghe e nei batteri, attraverso il quale l'energia luminosa viene convertita in energia chimica. Questo processo avviene grazie alla presenza di pigmenti, come la clorofilla a, che assorbono la luce. La fotosintesi può essere divisa in due fasi: la fase luminosa e la fase oscura.

Nella fase luminosa, la luce viene assorbita dai pigmenti presenti nei centri di reazione, che sono composti da diversi pigmenti come la clorofilla a, i pigmenti accessori (come i cianobatteri, le ficobiline e i carotenoidi) e altri. La luce permette di ottenere ATP e potere riducente, che sono necessari per la formazione di molecole ad alta energia. Durante questa fase, avviene anche il passaggio di elettroni da donatori di elettroni a basso potenziale a donatori di elettroni ad alto potenziale, cambiando il potenziale della molecola.

Nella fase oscura, che avviene sia in presenza di luce che al buio, avviene la fissazione del biossido di carbonio (CO2) attraverso il ciclo di Calvin. Durante questa fase, le molecole ad alta energia prodotte nella fase luminosa vengono utilizzate per convertire il CO2 in zuccheri utilizzabili come fonte di energia.

Fonte: Art. Villa et al, 2014. RNA-based molecular

survey sulla biodiversità dei microbi su tombe di calcare in risposta all'inquinamento atmosferico da zolfo. In ambienti non inquinati, si trovano cianobatteri, mentre in ambienti inquinati si trovano altri batteri, come gli ossidi di zolfo. I cianobatteri sono organismi fotosintetici. I batteri solfossidanti sono chemiolitotrofi e utilizzano composti di zolfo inorganici ridotti che si ossidano, producendo solfato. Prendono anche ossigeno dai cianobatteri che lo producono. L'ecologia microbica studia l'interazione tra i microrganismi e il loro ambiente. Una comunità microbica può essere composta da due o più tipi di microrganismi. Per studiare una comunità microbica, possiamo coltivarli in laboratorio, osservarli al microscopio e utilizzare indagini molecolari. Questi approcci non si escludono a vicenda. La coltivazione dei microrganismi viene effettuata in laboratorio, ottenendo colture pure se possibile.solo tipo di microrganismi, miste se più di uno; si cerca di ottenerle pure per studiarle meglio. Abbiamo bisogno di terreni colturali, che hanno tutti organismi che servono al microrganismo per crescere (esigenze nutrizionali diverse, micro o macronutrienti). Cellula in peso secco costituita mediamente da 55% proteine, poi lipidi, polisaccaridi, DNA e infine RNA. I terreni sono liquidi o solidi, liquidi possono essere trasformati in solidi attraverso aggiunta di agar-agar, sostanza ottenuta da un'alga, tossica come anche la gelatina. Ha caratteristica che una volta solidificato, per passare allo stato liquido dobbiamo passare a 100°C, per solidificarlo, a 45°C. Microbiologia Pagina 6 Microbiologia 16/3 mercoledì 16 marzo 2022 10:33 Tipi terreni utilizzati: sintetici (bilancia analitica e reagenti, serie composti che aggiungiamo a un litro acqua), complessi (hanno nutrienti la quale composizione non è ben definita). Capita che campione iniziale sia ricco di microrganismi.facciamo delle diluizioni seriali, in base dieci. Nelle provette abbiamo 9 ml soluzione liquida, campione già diluito e da questo viene prelevato 1 ml che viene messo nelle provette, 1:10. Agitiamo la provetta per distribuire i microrganismi, da questa preleviamo 1 ml e la mettiamo nella seconda provetta, 1:100. Mettiamo su piastra e lasciamo in incubazione e vediamo che si formano colonie, molte di più nelle prime diluizioni, meno nelle ultime, si arriverà a una diluizione dove non ce ne sono. Tecnica fatta per coltivare e contare microrganismi. Vengono contati solo microrganismi vivi. Per contarli: metodo spatolamento (abbiamo piastra con campione, aggiungiamo un'aliquota, prendiamo spatola per distribuire la sospensione su tutta la superficie dell'inclusione. Si lascia in incubazione, cellule si dividono fino a dare colonia visibile), inclusione (piastra originariamente non ha terreno colturale interno, si mette quindi aliquota, sopra si mette il terreno con(microrganismi possono essere mesofili (20-45°C), termofili (40-70°C), psicrofili (non > 20°C), vivono in un range di temperatura, hanno temperatura massima, minima e ottimale di crescita). La pressione osmotica (presenza di soluti. Normalmente cellula ne ha > all'interno di quelli all'esterno; se succede il contrario, la cellula perde acqua, si disidrata e muore. Microrganismi su murature, prediligono ambienti salini). La luce (alcuni microrganismi hanno bisogno luce per crescere. Luce naturale, o artificiale (lampade che possono scegliere, quanta luce, per quanto, che tipo di luce (incandescenza, fluorescenza)). L'ossigeno (alcuni lo usano, altri no. Cianobatteri primi a usare ossigeno per fotosintesi ossigenica. Aerobi obbligati, microaerofili (poca quantità ossigeno), anaerobi facoltativi, anaerobi). Il microambiente (concentrazione di ossigeno cambia molto. Basta poco che microrganismo si trovi in un ambiente più o meno ricco diO2).Una volta isolato il microrganismo da un bene culturale, possiamo conservarlo, per studi successivi e fare prove con quest'ul timo. Come si mantiene in laboratorio? Trasferire ogni volta il microrganismo in un terrenonuovo (sterile), dopo un po' che si fa cresce l'organismo in una piastra esso consuma nutrienti presenti e accumula sostanze di scarto. Mantiene il microrganismo per tempi brevi. Per tempi più lunghi: liofilizzazione(tramite quale abbiamo microrganismo in un liquido, portato stato solido; per sublimazione togliamo l'acqua), congelamento nell'ultra congelatore (normale freezer ma arrivano a -80°C e non solo a -20°C. In questomodo microrganismo vanno in stato di quiescenza (metabolismo bassissimo)).Indagini microscopiche ogni colonie che osserviamo è costituita da tantissime cellule, a occhio nudo non vediamo le singole cellule ma ne vediamo mi gliaia. Per osservare la singola usiamo il microscopio. Si basanosulla lunghezzad'onda (visibile 500 nm - 1780 nm). Sono di tipi diversi, si basano su diverse proprietà della luce. Luce arriva alla cellula e viene deviata, può essere trasmessa attraverso la cellula, rifratta o assorbita e emessa con una diversa lunghezza d'onda. Microscopio ottico: in alto gli oculari (lenti, singolo o doppio), obiettivi legati a un revolver (parte che ruota per selezionare obiettivo migliore), tavolino traslabile dove appoggiamo il vetrino. Per mettere a fuoco: vitemacrometrica e micrometrica. Quantità luce che arriva si regola tramite il condensatore. In più si ha parte che viene collegata con telecamera per fare foto e video di quello che si sta osservando. d = λ / (2 AN), AN è parametro dato dalla qualità delle lenti. Ottengo tot μm, oltre ilIl problema non è l'ingrandimento ma la risoluzione, c'è un limite di risoluzione (capacità di vedere due punti come distinti); dato da quale nonrifrazione diverso rispetto al mezzo circostante, quindi creano un contrasto quando attraversano la luce), fluorescenza (utilizza coloranti fluorescenti per evidenziare specifiche strutture o molecole), polarizzazione (utilizza la proprietà di alcuni materiali di modificare la direzione della luce polarizzata), campo scuro (utilizza un disco di anulare per bloccare la luce diretta e permettere solo la luce diffusa dai campioni), a riflessione (utilizza un fascio di luce riflessa per osservare campioni opachi) e a fluorescenza confocale (utilizza un laser per ottenere immagini tridimensionali ad alta risoluzione). I microscopi elettronici, invece, utilizzano fasci di elettroni al posto della luce per ottenere immagini ad altissima risoluzione. Ci sono due tipi principali di microscopi elettronici: il microscopio elettronico a scansione (SEM) e il microscopio elettronico a trasmissione (TEM). Il SEM crea immagini tridimensionali della superficie del campione, mentre il TEM crea immagini bidimensionali dell'interno del campione. In conclusione, i microscopi sono strumenti fondamentali per l'osservazione e lo studio di oggetti e strutture di dimensioni microscopiche. Grazie alla loro capacità di ingrandimento e alle diverse tecniche di contrasto, ci permettono di esplorare il mondo invisibile a occhio nudo.

Rifrazione diverso e quindi raggi vengono deviati), microscopia a epifluorescenza (sfondo nero. Osserviamo la naturale fluorescenza dei microrganismi senza colorarli, spontanea (dura poco però), oppure con uso di coloranti, fluorocromi, essi si possono differenziare in modo da osservare cose diverse, quello che emette nel verde è in grado di entrare in tutte le cellule, quello che emette nel rosso solo in quelle parzialmente danneggiate, morte. Il rosso prevale sul verde, se vediamo cellule rosse sono sicuro morte. C'è la FISH: abbiamo il nostro campione, cellule fissate al vetrino, poi facciamo l'ibridazione, sonde che si legano all'RNA, sonde che hanno attaccato uno specifico fluorocromo, alcune si legheranno a microrganismi a seconda loro sequenza di RNA. Se trovo sonde che sono specifiche per un microrganismo all'interno di quel dominio, metto fluorocromi, vedendo colore so che quel microrganismo era di quel determinato tipo). Si possono fare

conte anche al microscopio: si fa griglia e interno di ogni quadrato contiamo quante cellule vediamo, a ogni cellula corrisponde un volume ben definito, sappiamo quindi quante sono.Il DAPI, è un colorante che si lega al DNA e permette di osservare le cellule, si possono contare, conta sia cellule vive che morte.Come campiono il microrganismo? O gratto con bisturi e raccolgo in una provetta oppure con il nastro adesivo (diverso da quello che si compra, indice rifrazione diverso), osservando al microscopio vedo ovviamentel'immagine speculare. Il nastro