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Microbiologia del Suolo - Appunti Appunti scolastici Premium

appunti di Microbilogia del suolo per l'esame della professoressa Giovannetti Gli argomenti trattati sonoi seguenti: microrganismi, Componenti della cellula procariotica, riproduzione dei microrganismi, nutrizione microbica, metabolismo microbico, crescita batterica, metodi di conta batterica, virus, funghi, ecologia microbica, ciclo del carbonio, humus e compostaggio, ciclo del carbonio, azotofissatori,... Vedi di più

Esame di Microbiologia del suolo docente Prof. L. Giovannetti

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ESTRATTO DOCUMENTO

Crescita batterica:

In uno stato di sviluppo bilanciato, la velocità di accrescimento è direttamente

proporzionale al quadrato della biomassa prodotta (sviluppo esponenziale). Infatti per

n

sapere quanti individui compongono una popolazione dopo duplicazioni dovremo

n

N=2

risolvere l’equazione .

t

g=

Il ( ) è il tempo impiegato da una cellula per dividersi in

TEMPO DI GENERAZIONE n

due unità o da una colonia per raddoppiare la propria biomassa; varia in funzione della

specie e delle condizioni ambientali.

n

v =

La ( ) misura quante volte una popolazione si raddoppia

VELOCITÀ DI CRESCITA t

nell’unità di tempo.

La crescita di una comunità microbica si può schematizzare tramite la CURVA DI

, dove avremo:

CRESCITA

• Fase di latenza: Durante la quale i microrganismi si adattano al mezzo di

coltura, sintetizzando i fattori d’approvvigionamento. La velocità di crescita è

zero e il numero di batteri è quindi costante.

• Fase esponenziale: La fase di crescita in cui i batteri si accrescono alla massima

velocità possibile. La velocità di crescita è costante e il numero dei batteri

raddoppia ad intervalli regolari di tempo.

• Fase stazionaria: La mancanza di nutrienti e l’accumulo di metaboliti tossici di

scarto rallentano la crescita dei batteri fino ad azzerarla. La velocità di crescita

è zero e il numero dei batteri è costante rispetto al tempo.

• Fase di morte: I batteri muoiono con una cinetica esponenziale. La velocità di

crescita è “negativa” e il numero dei batteri dimezza ad intervalli regolari di

tempo.

F che determinano la sopravvivenza e la velocità di crescita di una

ATTORI ABIOTICI

popolazione batterica:

• Temperatura: Ogni microrganismo possiede un minimum, un optimum e un

maximum di tolleranza termica. Si distinguono in base all’optimum: psicrofili

(4°C), mesofili (39°C), termofili (60°C), ipertermofili (106°C).

+¿

• ¿

Concentrazione dello ione : La maggior parte dei microrganismi ha l’ottimo

H

di pH tra 5 e 9, tuttavia esistono anche batteri basofili e acidofili.

• Soluti e attività dell’acqua: Prendendo come uno il valore di attività dell’acqua

pura, più abbiamo un alta concentrazione di soluti e più è difficile che un

microrganismo viva. Gli alofili sono in grado di assorbire o sintetizzare sostanze

per bilanciare l’osmosi. Si dividono in base alla tolleranza di concentrazione di

cloruro di sodio: non alofili (0%), alotolleranti (fino al 3%), alofili (dal 3% al

30%), alofili estremi (oltre il 30%).

• Concentrazione di ossigeno molecolare: Gli aerobi obbligati richiedono alte

concentrazioni (20%+), i microaerofili pur essendo aerobi obbligati necessitano

di basse concentrazioni (dal 2% al 10%), per gli anaerobi obbligati non tolleranti

risulta tossico mentre dagli anaerobi obbligati tolleranti non viene utilizzato ma

è tollerato moderatamente.

Metodi di conta batterica:

Per seguire l’andamento della crescita batterica è necessario effettuare delle

misurazioni quantitative.

• C T : Valuta il numero totale di cellule batteriche, siano esse vive o

ONTA OTALE

morte.

Consiste nell’impiego di una camera di conta in cui è noto il volume di ogni

riquadro, si inserisce il campione e si procede con una conta manuale.

Altrimenti si può impiegare uno spettrofotomero che misura l’intorbidimento del

mezzo di coltura.

• C V : Valuta il numero di cellule batteriche vitali, cioè in grado di

ONTA ITALE

dividersi.

Si effettua un piastramento per inclusione, diluendo in serie (1:10) il campione

batterico e incubandolo dopo averlo spatolato su piastra Petri. In seguito

scegliamo la piastra contenente dalle 40 alle 200 colonie; moltiplichiamo il

numero per il fattore di diluizione, così trovando gli organismi per grammo del

campione originale.

Virus:

Il virus è un entità biologica con la caratteristica di essere un parassita obbligato,

ovvero è obbligati a reperire le strutture biochimiche e biosintetiche necessarie alla

replicazione dall’ospite (specifico) che infettano, poiché non ne dispongono di proprie.

Sono formati da acido nucleico, macromolecole e proteine, il tutto racchiuso in una

struttura rigida detta . Possono avere forma elicoidale, icosaedrica, sferica o

CAPSIDE

batteriofaga.

L’infezione avviene tramite:

• penetrazione del virione nella cellula ospite;

• sintesi dell’acido nucleico e delle proteine del virus tramite riprogrammazione

dei processi;

• assemblaggio e impacchettamento dell’acido nucleico;

• rilascio dei virioni maturi.

Al termine dell’infezione si distinguono , che portano alla lisi della cellula, e

VIRUS LITICI

, che rimangono all’interno del corredo genetico dell’ospite.

VIRUS TEMPERATI

I batteri si difendono dai virus metilando le basi azotate del virus e apportando dei

“tagli” alle strutture infette tramite specifici enzimi di difesa.

Funghi:

Il regno dei Fungi comprende organismi unicellulari o complessi (ma senza tessuti

differenziati), eucarioti, eterotrofi e che si riproducono tramite spore. Sono molto

importanti a livello ecologico per la capacità di mineralizzare la sostanza organica.

Sono in larga parte saprofiti, parassiti o simbionti.

Si possono riprodurre in maniera asessuata (per scissione binaria, gemmazione di

blastospore, sporogenesi di artrospore o clamidospore) o sessuata attraverso la

produzione di endospore (zigospore, ascospore, basidiospore) che andranno ad unirsi

per meiosi; verranno così a crearsi più ife che si uniranno a formare il micelio e in

seguito il corpo fruttifero.

A differenza delle cellule vegetali la parete dei funghi è costituita per l’80-90% da un

polisaccaride, la chitina, inoltre accumulano zuccheri sotto forma di glicogeno, anziché

amido.

• A : Funghi a sacco, ife settate, ascospore; nel suolo.

SCOMYCETES

• B : Funghi a bastoncello, ife settate, basidiospore; nel marciume.

ASIDIOMYCETES

• Z : Muffe del pane, ife non settate, zigospore; nei

IGOMYCETES

materiali in decomposizione.

• D : Funghi imperfetti, ife settate, no spore sessuali; suolo,

EUTEROMYCETES

decomposizione.

Ecologia Microbica:

In qualsiasi habitat essi vivano, i microrganismi devono interagire con altro micro e

macrorganismi, facendo nascere delle associazioni positive (vantaggiose) o negative

(svantaggiose).

N : Le due specie non si inter-influenzano (non proprio

EUTRALISMO

un’associazione).

C : Uno riceve benefici dall’altro senza provocare alcun danno.

OMMENSALISMO

S : Entrambi gli organismi traggono benefici, ma non è obbligatoria.

INERGISMO

M : Entrambi gli organismi dipendono dall’altro per sopravvivere.

UTUALISMO

C : Entrano in competizione per il substrato quando non è

OMPETIZIONE

sufficiente per entrambi. Gli effetti negativi portano alla

scomparsa di uno dei due microrganismi.

A : Repressione di una specie ad opera di antibiotici o tossine prodotte

MENSALISMO

da un'altra.

P : Un organismo si nutre nel tempo di cellule o fluidi corporei di un

ARASSITISMO

altro.

P : Uno si nutre dell’altro causandone la morte.

REDAZIONE

Lo sviluppo di una comunità prevede uno stato iniziale nel quale le specie pioniere si

insediano in un ambiente, mai stato conquistato, dove trovano condizione adatte.

Durante lo stadio intermedio si ha la massima diversità di specie, infatti col tempo

l’organismo colonizzatore modificherà alcuni aspetti ambientali grazie alla propria

azione, rendendo l’habitat idoneo ad altre specie. Allo stadio climax (il più stabile) si

crea un equilibrio fra le varie specie e la competizione porta alla scomparsa dei

pionieri e degli organismi che non sono stati capaci di adattarsi alle nuove modifiche

ambientali.

Nell’ecosistema possiamo distinguere microrganismi (che si sono evoluti in

AUTOCTONI

quell’ambiente; hanno un trend d’accrescimento costante e sono più resistenti ai

cambiamenti) e (introdotti da un altro ambiente; hanno crescite esplosive in

ALLOCTONI

corrispondenza di fattori favorevoli, ma non sono in grado di resistere autonomamente

nell’ambiente).

Si possono inoltre dividere - , che hanno un alto consumo di substrato, dai

R STRATEGISTI

- , in grado di ottimizzare l’utilizzo e la conservazione delle risorse.

K STRATEGISTI Ecosistema > Popolazione > Comunità > Individuo

Ciclo del Carbonio:

Il carbonio è presente nell’atmosfera sotto forma di anidride carbonica o metano (il

C O

quale viene trasformato in grazie ai metanotrofi).

2

Il carbonio atmosferico viene convertito nel carbonio organico tramite la fotosintesi (

6CO H O →C H O O

+6 +6 ); i tessuti vengono poi mineralizzati in carbonio

2 2 6 12 6 2

inorganico tramite l’azione dei microrganismi (un 10% verrà immobilizzato in humus).

I fattori che influenzano la degradazione sono la temperatura, l’ossigeno (accelera

C /N

la disidratazione) e la qualità del substrato: l’importanza del rapporto sta

nel fatto che i microrganismi del terreno per svolgere la loro attività di degradazione e

rielaborazione delle sostanze di origine organica, necessitano di 30 atomi di carbonio

C O

contro un atomo di azoto (20 vengono ossidati a e 10 vengono utilizzati per

2

formare i composti organici); se il rapporto è inferiore a 20, la decomposizione

risulterà più rapida ma avremo un dilavamento dell’azoto in eccesso, se rapporto è

superiore a 35 la decomposizione è lenta ed avremo un sequestro di quote d’azoto

utilizzabili dalle piante.

Le diverse molecole che vengono degradate si possono dividere secondo la lentezza

d’attacco da parte dei microrganismi. Il pool attivo è composto dai polimeri semplici

(carboidrati semplici, proteine, acidi nucleici), il pool passivo da molecole più

complesse (cellulosa, pectina, lignina), il pool stabile da complessi umici.

• A : Catene lineari di alpha 1-4 glucosio degradate dalla

MIDO

glucosilasi.

• E : Pentosi, esosi ed acidi uronici degradati dai funghi.

MICELLULOSE

• P : Polimeri ad alto peso molecolare degradati dalla protopectinasi.

ECTINE

• C : Simile alla cellulosa, è degradata grazie alla chitinasi.

HITINA

• C : Polimero lineare di cellobiosio, degradato dal complesso cellulasi.

ELLULOSA

• L : Polimero di composti fenolici (struttura casuale); degradata da

IGNINA

fenolossidasi.

Humus:

Costituisce la vera riserva di sostanza organica nel suolo, oltre a tamponare l’effetto di

pesticidi e metalli pesanti. Si hanno diverse teorie a riguardo della sua formazione, ma

si sa per certo che deriva dalla lenta azione (richiede circa due anni) di microrganismi

degradanti molecole tipiche degli organismi vegetali quali cellulosa, pectine e

soprattutto lignina.

La degradazione avviene grazie all’azione essenziale dei funghi del marciume:

e (che degradano la cellulosa ed attaccano la lignina), e

MARCIUME MOLLE BRUNO MARCIUME

(gli unici a degradare la lignina).

BIANCO

L’humus è composto da sostanze polimeriche molto resistenti all’aggressione e al

dilavamento quali , e . In base al rapporto carbonio-azoto

UMINA ACIDI UMICI ACIDI FULVICI

possiamo distinguere mor, moder, mull forestale, mull calcico; se il processo di

umificazione è avvenuto in parziale o totale sommersione otterremo torba o anmor.

Il è un processo di umificazione artificiale che sfrutta batteri aerobi

COMPOSTAGGIO C /N

esposti a livelli monitorati di ossigeno, temperatura e rapporto in modo tale da

avere reazioni catalizzate (impiega circa quattro mesi contro i due anni del processo

naturale).

È un processo esotermico di ossidazione biologica che origina un prodotto più stabile

di quello di partenza: si passa dall’impiego di rifiuti urbani, scarti vedi, di fattoria e

fanghi di scarto per la produzione di sostanza organica di riserva e biomassa

microbica.

Ciclo dell’Azoto:

I principali serbatoi di azoto sono l’atmosfera (78%) e le rocce sedimentarie; vengono

a seguire gli oceani, i suoli, gli organismi vegetali e in fine quelli animali. È presente

nel suolo come sali inorganici altamente solubili (ammonio, nitriti e nitrati) e negli

internodi dell’humus (sostanziale e stabile forma di riserva).

L’azoto è il principale fattore limitante nella crescita delle piante, poiché è essenziale

per la sintesi di proteine ed acidi nucleici, ma solo i batteri azotofissatori sono capaci

di sfruttare l’azoto atmosferico.

Il ciclo è composto da quattro fasi:

1. F : L’azoto atmosferico viene convertito in ammoniaca da parte

ISSAZIONE

dei microrganismi azotofissatori. Questa può essere

impiegata dalle piante sotto forma di ammonio.

+¿ ¿

N → N H → N H

2 3 4

2. A : L’azoto organico nei tessuti viene convertito in

MMONIFICAZIONE R∗N H → N H

ammoniaca. 2 3

3. N : I batteri (o ammonio-ossidanti) ricavano elettroni

ITRIFICAZIONE NITROSANI

dall’ammoniaca ossidandola a nitrito; i (o

NITRICANTI

nitrito-ossidanti) ossidano il nitrito a nitrato, il quale viene

−¿ ¿

→ N O

−¿ 3

assimilato dagli organismi superiori. ¿

N H → N O

3 2

4. D : Il nitrato viene ridotto a formare azoto molecolare o

ENITRIFICAZIONE → N N O+H O

−¿ +

2 2 2

N O .

2 ¿

N O 3

Azotofissatori:

Microrganismi procarioti simbionti (R , F e C ) o liberi

HIZOBIUM RANKIA YANOBACTERIA

(C ed A ) in grado di fissare azoto atmosferico in ammoniaca.

LOSTRIDIUM ZOTOBACTER

→ 2N H H P

+¿+16ATP + +16ADP+16

3 2 i

¿

H

−¿ +8 ¿

N e

+8

2

Il processo avviene grazie al complesso enzimatico della Nitrogenasi, formata da due

subunità: e . È un enzima molto sensibile all’ossigeno

NITROGENASI NITROGENASI RIDUTTASI


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appunti di Microbilogia del suolo per l'esame della professoressa Giovannetti Gli argomenti trattati sonoi seguenti: microrganismi, Componenti della cellula procariotica, riproduzione dei microrganismi, nutrizione microbica, metabolismo microbico, crescita batterica, metodi di conta batterica, virus, funghi, ecologia microbica, ciclo del carbonio, humus e compostaggio, ciclo del carbonio, azotofissatori, microrganismi "plant growth promoting rhizobacteria", simbiosi con batteri azotofissatori, simbiosi micorriziche, preparazione dei mezzi di cultura, sterilizzazione, osservazione al microscopio ottico.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze vivaistiche, ambiente e gestione del verde
SSD:
Università: Firenze - Unifi
A.A.: 2014-2015

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Fragfolstag di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Microbiologia del suolo e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Firenze - Unifi o del prof Giovannetti Luciana.

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