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Metabolismo del glucosio in microrganismi Gram positivi
OMOLATTICA: Si può notare il bilancio redox nullo. Attraverso la via glicolitica avviene l'ossidazione della molecola di glucosio, con la formazione di due molecole di acido piruvico, 2 ATP e 2 NADH. Le due molecole di piruvato vengono ridotte dal NADH, grazie all'intervento dell'enzima lattato deidrogenasi, portando alla formazione finale dell'acido lattico. Questo meccanismo è tipico di microrganismi Gram positivi, come il Lactobacillus casei e Pentosus.
ETEROLATTICA: Ciò che caratterizza questi microrganismi è il fatto di avere una via alternativa alla glicolisi: via della fosfochetolasi. Questo accade perché i batteri non hanno l'enzima fruttosio-1,6-difosfato aldolasi e non sono in grado di utilizzare la via glicolitica. Fondamentalmente consiste nella ossidazione del glucosio-6-fosfato a 6 fosfogluconato (con riduzione di una molecola di NAD); il 6 fosfogluconato viene successivamente decarbossilato producendo uno zucchero.
attuare fermentazione esclusivamente alcolica è lo zymomonas mobilis, che utilizza come substrato fermentabile il glucosio. Il piruvato necessario deriva dalla Entner-doudoroff.
FERMENTAZIONE ACIDA MISTA E BUTANDIOLICA
Queste fermentazioni sono tipiche dei batteri enterici. L'utilizzo di una fermentazione, o dell'altra, è un carattere tassonomico.
I batteri enterici come escherichia e la salmonella in anaerobiosi ricavano energia da glucosio attraverso la fermentazione acido mista: producendo una miscela di acidi organici che determinano acidificazione del brodo culturale.
Nella fermentazione butandiolica il prodotto principale è il 2,3-butandiolo e alcool etilico. Quindi confrontando i terreni avremo dei prodotti differenti e un pH differente.
Nell'acida mista ci sarà più produzione di idrogeno mentre nella fermentazione butandiolica è maggiore la produzione di CO2. Attraverso l'utilizzo di indicatori di pH è possibile
effettuare una discriminazione, per identificare il microrganismo. Oppure attraverso l'utilizzo della campanella di duram, che evidenza la produzione di gas, che si accumula al suo interno e comporta una risalita di questa particolare struttura all'interno del brodo di coltura. Nella fermentazione acido-mista il piruvato necessario deriva dalla via E-D, che successivamente, attraverso l'azione della lattato deidrogenasi, diventa lattato. Mentre mediante l'utilizzo dell'enzima piruvato formiato liasi, trasforma l'acido piruvico in acetil-CoA e acido formico. L'enzima fosfato acetil transferasi converte l'acetil-CoA in acetil fosfato e acetaldeide. Dal primo si otterrà acetato e dal secondo etanolo. Se il microrganismo possiede questo particolare enzima allora sia produzione di CO2 e idrogeno. FERMENTAZIONE BUTILICA Il piruvato può essere convertito in acetolattato e successivamente trasformato in 2,3-butandiolo, oppure in formiato, inquantità minore all'acido mista, ed in etanolo. La differenza significativa tra l'acido mista e la butandiolica e che nella prima i prodotti finali sono acidi organici che comporteranno un abbassamento del pH del mezzo, mentre nella seconda i prodotti non sono acidi e di conseguenza il pH rimarrà invariato. La maggior parte del gas prodotto da questi batteri è CO2, dalla decarbossilazione dell'acetolattata.
DOMANDE A RISPOSTA BREVE:
Gruppo 11. Guardare i microrganismi: dai primi microscopi di Hooke e Van Leewenhoek alla colorazione di Gram
La prima rivoluzione (tecnologia) è stata sicuramente l'avvento del microscopio nel XVII secolo, Robert Hooke nel 1665 pubblicò l'esatta descrizione di un microscopio con una sola lente e disegni di corpi fruttiferi di funghi.
Si attribuisce tuttavia l'inizio della microbiologia come disciplina ad un commerciante di stoffe in Olanda, Antonj van Leewenhoek, che fu il primo a descrivere batteri.
Lieviti e protozoi. Si era infatti appassionato alla costruzione di microscopi che potevano raggiungere ingrandimenti di circa 50-300 volte. Nel 1676 descrisse e disegnò le cellule di alcuni 'animalcules' (batteri e lieviti) in acqua.
Il microscopio di Leewenhoek è un microscopio a singola lente in cui il campione era posizionato sulla punta di un ago (campioni estremamente piccoli) che poteva essere mosso sia in verticale, per la messa a fuoco, che in orizzontale, per centrarlo.
Poiché in questo periodo gli strumenti sperimentali erano rudimentali, si compirono pochi progressi nella comprensione della natura e dell'importanza dei batteri; tuttavia a metà del XIX secolo la microbiologia si è risvegliata, grazie al principale contributo di Cohn, che studiò le alghe unicellulari e il batterio Beggiatoa; Ehrlich che sviluppò nel 1881 la 'colorazione vitale' dei batteri con blu di metilene e infine Gram che nel 1884 sviluppò il
utilizzava un contenitore chiuso ermeticamente. Questo esperimento dimostrò che la presenza di microorganismi nel brodo era dovuta alla contaminazione dall'esterno e non alla generazione spontanea. Successivamente, Louis Pasteur condusse una serie di esperimenti nel 1861 che confermarono definitivamente la teoria della biogenesi. Pasteur utilizzò un'apposita apparecchiatura chiamata "matraccio a collo di cigno" che permetteva di sterilizzare il brodo e impedire la contaminazione dall'esterno. In questo modo, Pasteur dimostrò che la presenza di microorganismi nel brodo era dovuta alla presenza di spore che venivano attivate solo in presenza di aria. Questi esperimenti di Spallanzani e Pasteur furono fondamentali per confutare definitivamente la teoria della generazione spontanea e stabilire la teoria della biogenesi, secondo la quale ogni organismo vivo proviene da un altro organismo preesistente.Sigillava la fiasca in cui era stato bollito, l'obiezione fu che la bollitura distruggeva la 'forza vitale' e la sigillatura non ne permetteva il rientro nella fiaschetta. Questa obiezione viene confutata solo un secolo dopo (metà 1800) dal medico Louis Pasteur: utilizza sempre una fiasca con del brodo ma modificata con un collo a 'collo di cigno' che ha la caratteristica di avere una curvatura verso il basso, permette all'aria di entrare nella fiasca ma tende a fare depositare nel gomito di questo collo i materiali pulviscolari che quindi non vengono a contatto con il liquido. Il liquido viene sterilizzato tramite riscaldamento e quindi nella fiasca non ci sono microrganismi viventi: se questa fiasca viene lasciata in verticale il liquido, anche dopo lungo periodo, non mostra intorpidimento; se viene lasciata inclinata in modo che il liquido possa toccare i microrganismi e la polvere nel collo della fiasca, dopo breve periodo nel liquido si osserva
la famosa "piastra di Petri", un dispositivo a forma di piatto poco profondo utilizzato per coltivare e isolare i microrganismi. Queste tecniche furono fondamentali per lo sviluppo della microbiologia come disciplina scientifica. 4. La scoperta degli antibiotici nel XX secolo Nel XX secolo, la scoperta degli antibiotici rivoluzionò il campo della microbiologia e della medicina. Alexander Fleming, nel 1928, scoprì casualmente la penicillina, il primo antibiotico, quando notò che un fungo aveva inibito la crescita di batteri nelle sue colture. Questa scoperta aprì la strada alla ricerca e allo sviluppo di numerosi altri antibiotici, che hanno contribuito a combattere le malattie infettive e a salvare milioni di vite. 5. L'importanza della microbiologia nella società moderna La microbiologia ha un ruolo fondamentale nella società moderna. Grazie alla sua conoscenza, è possibile prevenire e trattare le malattie infettive, sviluppare nuovi farmaci e vaccini, garantire la sicurezza alimentare e l'igiene ambientale, e persino sfruttare i microrganismi per produrre energia pulita e sostenibile. Inoltre, la microbiologia è fondamentale per la ricerca scientifica e per la comprensione dei processi biologici fondamentali. In conclusione, la microbiologia è una disciplina scientifica che studia i microrganismi e il loro ruolo nella natura e nella società. Grazie ai progressi nella tecnologia e nelle tecniche di laboratorio, la microbiologia ha fatto enormi passi avanti nel corso dei secoli, contribuendo in modo significativo alla nostra comprensione del mondo microscopico e al miglioramento della salute umana e dell'ambiente.l'attribuzione di essere un agente patogeno) sono una versione aggiornata dei postulati di Koch che tengono conto delle conoscenze attuali sulla genetica e sulla biologia molecolare. Questi postulati molecolari includono: 1. Il gene o i geni che codificano per i determinanti patogeni devono essere presenti in tutti gli organismi che causano la malattia e assenti negli organismi sani. 2. La rimozione o l'inattivazione dei geni che codificano per i determinanti patogeni deve ridurre o eliminare la capacità dell'organismo di causare la malattia. 3. L'introduzione dei geni che codificano per i determinanti patogeni in un organismo sano deve conferire a quest'ultimo la capacità di causare la malattia. 4. I geni che codificano per i determinanti patogeni devono essere nuovamente isolati e la loro identità con l'originale deve essere dimostrata. Questi postulati molecolari sono stati sviluppati per tener conto delle complessità genetiche e molecolari degli agenti patogeni e per fornire un approccio più accurato per identificare e studiare i microrganismi che causano malattie.patogenicità):- Il gene implicato nella patogenicità o virulenza deve trovarsi in tutti i ceppi patogeni di una dataspecie ed essere assente nelle specie non patogene- L’inattivazione selettiva del gene deve portare a una diminuzione misurabile della patogenicità ovirulenza- La complementazione o reversione della mutazione deve ripristinare il livello originario dipatogenicità o virulenza. Parimenti, l’introduzione del gene di un ceppo non patogeno lotrasforma in patogeno
5. Descrivere la colonna di Vinogradskij
La colonna di Vinogradskij è un esperimento che ha permesso di studiare in maniera approfondita iprocessi di chemiolitotrofia e coniò anche il termine di chemiolitotrofia, ad indicare gli organismi ingrado di fissare l’anidride carbonica.
La colonna di Vinogradkij è una coltura di arricchimento che permette la stratificazione dimicrorganismi con capacità microbiche differenti lungo una colonna d’acqua
(riproducendo anchecondizioni esistenti in natura).Nella parte più bassa ci sono microrganismi che data la presenza
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