Appunti di Microbiologia

SIMBIOSI MUTUALISTICA

• Ectosimbiosi: il microrganismo simbionte rimane all'esterno della cellula dell'ospite ma non necessariamente all'esterno del corpo dell'ospite (ad esempio, le cavità interne degli animali).
• Endosimbiosi: il microrganismo simbionte cresce all'interno di cellule dell'ospite (ad esempio, i rizobi all'interno delle cellule dei noduli delle leguminose).

Il testo fornito presenta una serie di vantaggi della simbiosi mutualistica:

• Protezione: i microrganismi endosimbionti, come quelli ectosimbionti che vivono all'interno di cavità corporee, sono protetti nei confronti di molte condizioni ambientali sfavorevoli (disidratazione, temperatura, pH, ossigeno, sostanze tossiche).
• Acquisizione di sistemi di riconoscimento: la bioluminescenza è ampiamente diffusa in molti invertebrati e pesci nei quali rappresenta un meccanismo di riconoscimento che favorisce l'addestramento della prole, l'accoppiamento o l'attrazione delle prede.
• Nutrizione: è molto frequente che la simbiosi mutualistica si basi su vantaggi di tipo nutrizionale che consistono in uno scambio di nutrienti tra i due partner.

Un esempio di simbiosi mutualistica è rappresentato dai licheni, associazioni stabili fra un fungo (ospite) e un organismo fotosintetizzante (fotobionte).

Fonte: Giordano Magnotta, "Simbiosi mutualistica tra microrganismi"

un'alga eucariotica o un cianobatterio. La simbiosimutualistica nei licheni non è specie-specifica: una specie di alghe può associarsi con variespecie fungine dando vita a diversi licheni, e viceversa. Tutti i licheni che contengono cianobatteri sono in grado di fissare l'azoto.

I licheni sono considerati vegetali pionieri in quanto riescono a colonizzare per primi superfici rocciose e terreni incolti e preparano le condizioni affinché altri vegetali successivamente si possano insediare. I licheni vivono in ambienti con temperature miti e con molta umidità atmosferica, ma si possono trovare anche sui ghiacciai o in prossimità di vulcani. I loro substrati preferiti sono:

• la terra,
• le rocce,
• le cortecce degli alberi,
• le foglie.

Alcune specie sono in grado di vivere anche sul vetro, sul cuoio, sull'asfalto e sul cemento. La simbiosi tra l'alga e il fungo permette ai licheni di avere una straordinaria capacità

I licheni sono organismi costituiti da una simbiosi tra un fungo (detto micobionte) e un'alga o un cianobatterio (detto fotobionte). La struttura dei licheni è composta da un tallo, che può essere di diversi tipi a seconda delle specie. Nel caso dei licheni corticicoli, il tallo si sviluppa sulla corteccia degli alberi o delle rocce.

La struttura dei licheni corticicoli è caratterizzata da uno strato superiore chiamato cortex, che è composto dal micobionte e ha la funzione di proteggere il lichene dagli agenti esterni. Gli strati corticali sono meno spessi e dallo strato inferiore si dipartono delle ramificazioni radiali chiamate rizine, che hanno la funzione di ancorare il lichene al substrato.

Il fotobionte si trova equamente distribuito nella porzione midollare, senza alcuna localizzazione preferenziale.

I licheni hanno una notevole capacità di concentrare i metalli. La chelazione è una reazione chimica in cui solitamente un atomo metallico, comportandosi da acido di Lewis, viene legato da un reagente detto chelante tramite più di un legame coordinativo. Questa loro abilità a concentrare i nutrienti presenti nell'ambiente a basse concentrazioni è normalmente vantaggiosa, ma diviene dannosa quando i licheni si trovano in aree contaminate.

Questa loro caratteristica sensibilità li rende estremamente utili come indicatori ambientali.

composto risultante utili come bioindicatori dell'inquinamento ambientale. Costituisce un L'assimilazione di sostanze negative da parte dei licheni può particolare complesso molto portare a: stabile che vede l'atomo centrale essere circondato a tenaglia dal • alterazione della crescita, della vitalità, del colore e della chelante, come se fosse stretto tra forma dei licheni; le chele di un granchio. • alterazione della fertilità; • rarefazione e riduzione delle dimensioni dei singoli individui fino alla loro completa scomparsa (deserto lichenico); • diminuzione delle specie presenti nel tempo e nello spazio. I licheni sono anche bioaccumulatori: sulla base della capacità di concentrare i metalli, i licheni possono essere utilizzati anche nelle indagini sulla presenza di determinati contaminanti persistenti.

SIMBIOSI MUTUALISTICHE TRA MICRORGANISMI E PIANTE CIANOBATTERI E PIANTE: Ectosimbiosi tra la felce d'acqua Azolla e

Il cianobatterio Anabaena azollae. Questo tipo di simbiosi è sfruttata da secoli in Asia, dove è pratica comune lasciare crescere Azolla sulla superficie d'acqua che ricopre le risaie prima di piantare il riso. Successivamente, le piante di riso prendono il sopravvento, la felce muore e libera l'azotofissato che viene poi utilizzato dal riso stesso.

Giordano Magnotta. RIZOBI E LEGUMINOSE. L'associazione simbiotica tra i rizobi e le radici delle leguminose, oltre ad essere quella meglio conosciuta, è anche maggiormente rilevante dal punto di vista alimentare. L'associazione azoto fissatrice permette alle leguminose (soia, trifoglio, fave, ceci, piselli, fagioli, ecc.) di crescere in suoli spogli e poveri d'azoto e rende non necessario l'utilizzo di fertilizzanti azotati. Dal punto di vista microbiologico, essa è realizzata da diverse specie di rizobi, appartenenti ai generi Bradyrhizobium, Mesorhizobium e Rhizobium.

radicali*di forma e dimensione: si accrescono, diventando più grandi di quasi trenta volte, assumono forme ad Y oppure a bastoncino con dell'associazione simbiotica tra ispessimento, differenziano la struttura azoto-fissatrice, si radici di leguminose e batteri avvalgono di una membrana plasmatica di origine vegetale e si appartenenti, per la maggior trasformano in batteroidi iniziando il rapporto simbiotico che parte, ai generi Rhizobium e comporta un controllo da parte della pianta nella loro Bradyrhizobium, capaci di riproduzione. I batteroidi sono batteri dalla morfologia modificata fissare l'azoto atmosferico ea causa della simbiosi rispetto al batterio libero: questi batteroidi cederlo alla pianta in cambio di rappresentano le cellule dove viene fissato l'azoto e sono incapaci carbonio in forma organica. di riprodursi e di eseguire divisioni cellulari (quindi non possono moltiplicarsi). Nel rapporto simbiotico mutualistico, i batteroidi forniscono

alla pianta una forma di azoto facilmente assimilabile (ammoniaca e/o ione ammonio) mentre la pianta fornisce ai batteroidi carboidrati, indispensabile fonte energetica, e proteine. Biovar sta ad indicare una variante, si usa se le variazioni si riferiscono a particolari caratteristiche biochimiche e fisiologiche. L'associazione simbiotica si realizza attraverso una serie di fasi complesse, in particolare, sono state individuate una fase extraradicale, durante la quale la segnalazione chimica gioca un ruolo principale, e una fase intraradicale, durante la quale la presenza fisica del batterio è necessaria.

Nella fase extraradicale i rizobi, batteri mobili a forma bastoncellare che possono spostarsi liberamente nella rizosfera, aderiscono ai peli radicali di una determinata leguminosa. L'adesione è mediata dalla ricadesina, una proteina batterica. Svolgono un

importante ruolo che lega il calcio formando un complesso con questo elemento biologico nel processo di sulla superficie del pelo radicale. In questa fase svolgono un riconoscimento dei polisaccaridi ruolo importante anche alcune proteine glicosilate chiamate presenti sulle membrane lectine* e specifici recettori sulla membrana vegetale. Avviene, cellulari. Per esempio, quindi, la penetrazione dei rizobi a livello dell’apice del pelo alcuni virus utilizzano le lectine radicale, che inizia il ripiegamento del pelo per effetto di per riconoscere e legarsi alle particolari sostanze rilasciate dai rizobi, chiamate fattori Nod. strutture di carboidrati delle membrane cellulari La sintesi dei fattori Nod è stimolata dai flavonoidi* rilasciati dell'organismo ospite nel dalla pianta. I fattori Nod inducono, in seguito, la formazione del processo infettivo. tubulo d’infezione rivestito di cellulosa, che si spinge fino alle cellule corticali della radice. A questo punto, i batteri