Batteri -introduzione-

Meccanismi di trasporto attraverso la membrana plasmatica

Il passaggio passivo, tramite gradiente di concentrazione, avviene solo per ossigeno, acqua, piccole molecole idrofobiche (es. glicerolo). Il trasporto dell'acqua può essere accelerato dalle acquaporine.

I meccanismi di trasporto attivo richiedono tutti l'intervento di proteine specifiche e di una fonte di energia. Ne conosciamo almeno tre tipi:

• Trasporto semplice: coinvolge trasportatori semplici, che possono trasportare una sostanza da un lato all'altro della membrana (uniporter) o una sostanza insieme a un'altra (generalmente H⁺, symporter) o due sostanze in direzioni opposte (antiporter). Es: permeasi del lattosio (Lac-permeasi), che trasporta lattosio e H⁺ nella cellula.
• Traslocazione di gruppo: il trasporto avviene con modificazione chimica della sostanza. Es: sistema delle fosfotransferasi per il trasporto del glucosio, attraverso fosforilazioni e defosforilazioni.
• Trasporto mediato dai sistemi ABC: utilizza proteine periplasmatiche (proteine di legame, nello spazio periplasmico in Gram negativi, sulla membrana in Gram positivi), una proteina transmembrana (canale di trasporto) e una proteina citoplasmatica che fornisce energia tramite l'idrolisi di ATP. Infatti, ABC = ATP-Binding Cassette. Il complesso "proteine di legame + substrato da importare" interagisce con il canale di trasporto e l'idrolisi di ATP permette il passaggio.

Metabolismo batterico

Catabolismo: reazioni di scissione delle macromolecole. Liberano energia (esoergoniche).

Anabolismo: reazione di sintesi di nuove macromolecole. Necessitano di energia (endoergoniche).

Batteri:

• Fototrofi: ricavano energia per i processi biosintetici dalla luce del sole.
• Chemiolitotrofi: la ricavano da nutrienti inorganici.
• Chemiorganotrofi: la ricavano dall'ossidazione di molecole organiche.

Fermentazione

Nella fermentazione, che avviene in mancanza di ossigeno, il substrato viene parzialmente ossidato, per cui rilascia solo una parte dell'energia disponibile. L'ossidazione avviene tramite glicolisi (o via di Embden-Meyerhof e Parnas, EMP). Il prodotto terminale della fermentazione è l'acido piruvico (piruvato). Le modifiche del piruvato rappresentano un modo per distinguere diverse fermentazioni:

• Fermentazione alcolica: il piruvato è decarbossilato ad acetaldeide.
• Fermentazione lattica:
  • Omolattica: tutto il piruvato è ossidato ad acido lattico (Streptococcus, Lactobacillus).
  • Eterolattica: il prodotto finale comprende acido lattico, etanolo e CO₂.
• Fermentazione formica: tipica degli Enterobatteri. Può essere:
  • Acido-mista: si formano acido lattico, acido acetico, acido formico, acido succinico.
  • Butandiolica: due molecole di piruvato condensano in una di butandiolo (Klebsiella, Enterobacter).
• Fermentazione butirrico-butilenica: acqua, CO₂ e Acetil-CoA, ridotto con acetone e butanolo (Clostridium).
• Fermentazione propionica: piruvato ossidato ad acido succinico (Propionebacterium).

Respirazione

La respirazione permette una completa ossidazione del substrato organico. Rispetto alla fermentazione, vi è una completa mineralizzazione (trasformazione in H₂O e CO₂) del glucosio attraverso il ciclo di Krebs e la catena di trasporto degli elettroni.