appunti microbiologia

FOSFORILAZIONE A LIVELLO DEL SUBSTRATO

Processi anaerobici, ma possono anche avvenire in sua presenza (microrganismi anaerobi ossigeno-tolleranti)

Si ottiene meno energia rispetto alla respirazione aerobica perché l'ossidazione è solo parziale. Le molecole che si ossidano nel corso del processo fermentativo sono molecole organiche che contengono ancora una certa quantità di potere riducente. (ox parziale)

Differenza di costituzione delle vie metaboliche

Sx= respirazioni

Dx= fermentazioni

È possibile che batteri che fanno respirazione in ambiente aerobico utilizzino uno schema metabolico costituito da glicolisi, ciclo di Krebs+ processo chemiosmotico per la produzione di ATP. Lo stesso microrganismo se è in assenza di ossigeno attiva un metabolismo di fermentazione e quindi vengono represse le vie metaboliche del ciclo di Krebs e del processo chemiosmotico e viene utilizzato il processo anaerobico fermentativo.

Esistono poi altri microorganismi chiamati

anaerobi obbligati e in questo caso la loro costituzione genetica e metabolica è data solo dalla via fermentativa, non hanno la possibilità di scegliere, anzi sono intossicati dalla presenza di ossigeno e in questo caso il microorganismo che è un fermentante stretto avrà la glicolisi in testa e poi una serie di vie fermentative di conversione dell'acido piruvico.

L'unico punto in cui si forma ATP è la glicolisi. Il NADH che si forma nella via fermentativa non scarica il proprio potere riducente sulla catena chemiosmotica (catena di trasporto degli elettroni) ma lo scarica per la riduzione di altri composti organici, che sono i composti organici che si formano nel processo fermentativo. La funzione delle vie fermentative è quella di evitare che si accumuli NADH portando al blocco della glicolisi e quindi il NADH che si forma nel corso della glicolisi viene riconvertito e riossidato a NAD per permettere al processo di continuare a sussistere, quindi

1. Carboidrati
2. Aminoacidi
3. Acidi organici
4. Alcoli organici
5. Basi azotate: purine e pirimidine

Diversità delle vie fermentative: Diversi gruppi microbici hanno sviluppato ed evoluto diverse vie fermentative a partire dal prodotto finale della glicolisi e quindi dall'acido piruvico oppure ci sono anche delle fermentazioni che utilizzano i prodotti delle fermentazioni primarie (partono dall'acido piruvico) e quindi utilizzano per esempio l'acido lattico per fermentare ulteriormente ed eseguire fermentazioni secondarie (partono dai prodotti del primo passaggio di fermentazione dell'acido piruvico.) A seconda del prodotto che il microrganismo ottiene nella sua fermentazione prende nome specifico la via fermentativa.

La funzione delle reazioni di ossidoriduzione delle fermentazioni è quella di consumare il NADH che viene prodotto nella glicolisi e quindi trasferire gli elettroni del NADH all'acido piruvico.

La fermentazione alcolica, butirrica e propionica seguono la via della diglicolisi classica per la produzione di acido piruvico.

La fermentazione lattica coinvolge batteri lattici divisi in due gruppi in base al tipo di fermentazione:

1. Omo-fermentanti: il loro unico prodotto di fermentazione è l'acido lattico, ottenuto dalla via glicolitica. Esempi di batteri omo-fermentanti sono Streptococcus e Lactobacillus.
2. Etero-fermentanti: oltre all'acido lattico, producono anche etanolo e CO2 tramite la via dei pentosi. Un esempio di batteri etero-fermentanti è Leuconostoc.

Gli habitat dei batteri lattici includono la cavità orale e il tratto digerente dell'uomo e degli animali, materiali di origine vegetale, alimenti fermentati e formaggi, insaccati.

La fermentazione omolattica è un processo fermentativo di grande importanza economica per la sua utilizzazione nella produzione di formaggi e altri prodotti lattiero-caseari.

I batteri lattici sono Gram positivi, asporigeni e fermentatori obbligati. Sono anaerobi obbligati aerotolleranti, il che significa che possono crescere in presenza di ossigeno ma non lo utilizzano per la fermentazione. Sono in gran parte catalasi negativi, ma possiedono altri enzimi come la perossidasi che degradano...

H2O2.- Principali batteri lattici:

• Streptococcus (cocchi che tendono a formare catenelle)
• Lactobacillus (bastoncini che tendono a formare catene)
• Pediococcus (cocchi accoppiati che tendono a raggrupparsi)

Esigenti nutrizionalmente per AA, vitamine, purine e pirimidine (la loro sintesi sarebbe dispendiosa energeticamente)

Habitat: piante in decomposizione, prodotti lattiero-caseari, tratto gastroenterico. Lattato fa scendere pH intorno a 5 valore che previene la crescita di molti altri m.o. (vedi crauti, insilati etc.).

Fermentazione eterolattica operata da specie del genere Leuconostoc e varie di specie del genere Lactobacillus - degradano il glucosio utilizzando la via dei pentosofosfati

Fermentazione propionica: 1,5 glucosio (o 3 di lattato) → 2 propionato + acetato + CO2

Resa energetica: 5 moli di ATP/ 1,5 moli di glucosio 2 moli ATP/ 3 moli di lattato

Batteri del genere Propionibacterium (Gram +, bastoncini pleomorfi, microaerofili, che producono acido propionico)

Dal metabolismo dei carboidrati. Habitat: tratto intestinale, prodotti lattiero-caseari, pelle dei mammiferi. Dapprima viene prodotto piruvato tramite glicolisi e questo viene poi scisso a propionato, acetato e CO2. Altri batteri propionici sono importanti nella produzione di alcuni formaggi dove si sviluppano come microflora secondaria ai batteri lattici. I batteri lattici trasformano i substrati iniziali del latte ad acido lattico. I batteri propionici successivamente convertono l'acido lattico ad acido propionico e CO2, con formazione di bolle di gas nel caglio del formaggio semisolido. Causa la formazione dei caratteristici "buchi" del formaggio svizzero Emmental per produzione di CO2. Substrato è il lattato prodotto dai batteri lattici. La fermentazione propionica è detta anche fermentazione secondaria. Ai batteri propionici del genere Veillonella (Gram neg.) va attribuita la trasformazione della maggior parte del lattato presente nel

rumine.

Fermentazioni alcoliche

Principali produttori di etanolo sono i lieviti (specialm. Saccharomyces) ma anche alcuni batteri (es.Zymomonas mobilis, che seguono la via fermentativa di Entner Doudoroff).

Glucosio à 1 piruvato + 1 gliceraldeide3P + 1 ATP + 1 NADH + 1 NADPH

Fermentazione alcolica da batteri

glucosio → 2 piruvato + 1 ATP- Zymomonas mobilis, bastoncino Gram negativo;- Demolisce glucosio attraverso via Entner-Doudoroff.- Usato per la produzione di bevande alcoliche sud e centro America.

Fermentazione alcolica da lieviti

Fermentazione attraverso iniziale glicolisi.

Glucosio 2 etanolo + 2CO2 2 ATP

Saccharomyces cerevisiae: fermentazione erespirazione aerobica

Lievito in condizioni di aerobiosi fa respirazioneaerobica, in anaerobiosi fa fermentazione alcolica.

Effetto Pasteur: repressione dei processifermentativi ad opera dell’ossigeno. In anaerobiosiil lievito è molto attivo metabolicamente, marallenta la moltiplicazione.

Fermentazione alcolica da lieviti: