Riassunti di Microbiologia

Effetti ambientali

I fattori ambientali che influenzano la crescita microbica sono la temperatura, il pH, la disponibilità di acqua e di ossigeno.

Per ciò che riguarda la temperatura, vi sono temperature minime (gelificazione, processi troppo lenti, con l'aumento graduale della temperatura le reazioni enzimatiche iniziano a procedere in modo esponenziale), temperature ottimali (massima attività enzimatica) fino alla temperatura massima (denaturazione proteica, collasso della membrana, lisi termica), che influenzano la velocità di crescita. Prima della minima e dopo la c'è morte. La temperatura infatti influenza molto la crescita e la sopravvivenza cellulare.

Suddivisione dei microrganismi in funzione della temperatura:

1. Psicrofili: Vivono in ambienti freddi, sotto i 10°C fino a 0°C;
2. Psicrotrofi: Vivono...

da 0° gradi fino a 30°. Gli ambienti preferiti sono all'interno di animali a sangue caldo, acqua e terreno in climi temperati e tropicali; 3. Mesofili: Vivono dai 10° fino a quasi 50°; 4. Termofili: Vivono da 40° fino a 70°, temperature molto alte; 5. Ipertermofili: Vivono dai 65° fino a quasi 100°. Vi sono anche gli iperipertermofili che vivono in ambienti dove vi sono dai 90° fino a 115°. Si tratta di ambienti come geyser o sorgenti termali. 2019/202018 I batteri ed archea comprendono tutte queste categorie e spettro di resistenza termica. I primi quattro, rientrano anche nel regno animale, vegetale, ed in generale dei microrganismi eucariotici. L'acqua sia presente allo stato liquido è possibile trovare microrganismi vivi ed in fase di crescita, ovunque nel caso appunto degli psicrofili e psicrotrofi. Idem per ambienti caratterizzati da alte temperature, persino in acqua bollente, si trova vita microbica. In particolare, i procarioti.

crescono a temperature più elevate degli eucarioti, gli Archea sono i più efficienti a temperature alte. Inoltre, i non fototrofi hanno capacità di crescere ad una temperatura più alta rispetto ai fototrofi.

L'ossigeno e la crescita microbica

In base alla resistenza dell'ossigeno, i batteri si dividono nei seguenti:

1. Aerobi: organismi capaci di crescere in presenza di ossigeno atmosferico, alcuni possono tollerarne alte concentrazioni;
2. Microaerofili: aerobi che possono usare ossigeno solo se presente a concentrazioni ridotte rispetto a quella dell'aria;
3. Anaerobi facoltativi: a seconda delle condizioni possono crescere sia aerobicamente che anaerobicamente;
4. Anaerobi aerotolleranti: possono crescere in presenza di ossigeno, senza però usarlo; sono inibiti o uccisi dall'ossigeno.
5. Anaerobi stretti:

Le forme tossiche dell'ossigeno

Vi sono varie forme tossiche dell'ossigeno, come 1 -2O , detto singoletto, distrutto da

carotenoidi; O2-, anione superossido, distrutto dall'enzima superossido dismutasi, superossido riduttasi; H2O2, perossido di idrogeno, distrutto dall'enzima catalasi, perossidasi, OH-, radicale idrossile. Si può utilizzare un test detto della catalasi. Batteri lattici Si tratta di batteri Gram+, immobili, asporigeni e chemioeterotrofi. Infatti, il loro metabolismo è esclusivamente fermentante. Il rapporto con l'ossigeno è vario, vi sono batteri anaerobi facoltativi, microaerofili, aerotolleranti, che tollerano quindi la presenza di O2 ed eliminano il perossido mediante perossidasi, ed altri complessi enzimatici. Attività dell'acqua e crescita microbica ed influenza del pH Tutti gli organismi necessitano di acqua per vivere, ma la disponibilità di acqua in un determinato ambiente non dipende solo dalla quantità di essa, ma anche dalla concentrazione dei soluti presenti. Vi è infatti proprio un rapporto tra i due che

Esprime la disponibilità di acqua, che è inversamente correlata con la pressione osmotica di una soluzione. Vi sono alcuni soluti detti compatibili, che sono sintetizzati o assimilati da batteri detti alotolleranti, alofili ed alofili estremi, per regolare l'attività dell'acqua del citoplasma senza inibire i processi biochimici della cellula. Gli alotolleranti sono capaci di crescere in presenza di alte concentrazioni di sale. Gli osmotolleranti sono capaci di crescere in presenza di alte concentrazioni di composti organici non ionizzati come gli zuccheri. Gli xerotolleranti, infine, sono capaci di crescere in alimenti essiccati.

Anche il pH influenza molto la crescita microbica, e si è notato come la maggior parte dei microrganismi predilige un pH ottimale per la crescita compreso tra 5 e 9. Molti riescono a crescere in un intervallo di pH di 2-3 unità. Ma vi sono eccezioni:

1. Acidofili: prediligono pH bassi per la crescita, e vi sono

Anche acidofili obbligati che sono incapaci di crescere a pH neutro.

Basofili: prediligono pH alti per la crescita.

Metabolismo batterico

Il metabolismo non è altro che un insieme di reazioni chimiche che consentono alla cellula di ottenere energia e di organizzare le molecole in strutture specifiche. Si dividono in reazioni cataboliche, nel caso di rilascio di energia, e reazioni anaboliche, nel caso di reazioni a consumo di energia.

Le reazioni cataboliche quindi sono quelle di sintesi di prodotti metabolici, mentre quelle anaboliche possono essere nel caso dell'utilizzo di ATP, ossia energia chimica o elettromagnetica conservata sotto forma appunto di adenosintrifosfato.

Possono essere reazioni aerobiche o anaerobiche, e in generale di vario tipo. Un esempio è la fermentazione, che è anaerobia, ed un esempio è la glicolisi. In generale, la fermentazione è un termine che indica la degradazione anaerobica del glucosio o altri nutrienti.

La glicolisi è un processo metabolico, mediante il quale, in condizioni di anaerobiosi non stretta, una molecola di glucosio viene scissa in due molecole di piruvato, al fine di generare molecole a più alta energia, come 2 molecole di ATP e 2 di NADH, per ogni molecola di glucosio utilizzata. Il bilancio della glicolisi è il seguente: "1 glucosio = 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH". Si tratta della via metabolica più antica ed è onnipresente in tutti gli organismi, sia gli eucarioti che i procarioti, tranne rare eccezioni. Il processo si svolge nel citosol, ed è una serie di 10 reazioni.

Si può dividere in due fasi principali:

1. fase di investimento (o preparatoria), che comprende le prime 5 fasi. La molecola di glucosio viene scissa in 2 molecole di gliceraldeide-3-fosfato e vengono consumate 2 molecole di ATP per trasferire i gruppi fosfato sugli intermedi della glicolisi.

Agiscono varicomplessi enzimatici.

1. Fase di rendimento, che comprende le ultime 5 reazioni. Le molecole di gliceraldeide sono ossidate a piruvato, con una produzione di 4 molecole di ATP.
2. Inoltre, nella seconda fase vengono anche prodotte molecole di NADH, le quali potranno produrre ulteriore energia nella catena respiratoria.
3. Ovviamente si formano prodotti di fermentazione come lattato, etanolo, acetato eccetera.

Ciclo di Krebs (o dell'acido citrico) Il ciclo di Krebs è un processo metabolico utilizzato da tutti gli organismi aerobici per generare energia attraverso l'ossidazione dell'Acetil-CoA (proveniente dallo smaltimento di carboidrati, grassi e proteine) ad anidride carbonica. Infatti, in presenza di ossigeno, le molecole di piruvato vengono smaltite durante il ciclo di Krebs, dopo la glicolisi, producendo fattori NADH e FADH da ossidare durante la catena respiratoria, così da poter formare grandi quantità di energia. Negli eucarioti questo

Il processo avviene all'interno dei mitocondri, mentre nei procarioti si svolge nel citoplasma. L'energia viene prodotta tramite la fosforilazione di molecole di GTP e tramite la produzione di fattori riducenti NADH e FADH, i quali cederanno gli elettroni acquisiti durante il ciclo alla catena di trasporto degli elettroni, grazie alla quale verranno prodotte numerose molecole di ATP.

Le 8 reazioni del ciclo di Krebs possono essere distinte in due fasi:

1. Nella prima fase si parte da una molecola di Acetil-CoA che reagendo con l'Ossolacetato forma il Citrato, il quale dopo una serie di reazioni perde 2 atomi di carbonio sotto forma di anidride carbonica, trasformandosi in una forma attivata a 4 atomi di carbonio, il Succinil-CoA.
2. Nella seconda fase invece, il Succinil-CoA viene convertito in Ossolacetato, permettendo di ripetere la serie di reazioni chimiche.

Respirazione aerobica: Si intende quella di tipo aerobico, ovvero quella che si serve dell'ossigeno come accettore.

Il finale di elettronidurante la fosforilazione ossidativa, e prevede l'ossidazione completa del glucosio (o di altre fonti energetiche)a molecole di anidride carbonica (CO2) e acqua (H2O).

In generale, è una produzione di energia, quindi ATP, con completa ossidazione del substrato da parte dell'O2 che è l'accettore finale di elettroni.

Comprende la glicolisi (da glucosio a piruvato), il ciclo degli acidi tricarbossilici (TCA, da piruvato a CO2, NADH, FADH2), ed un sistema di trasporto di elettroni e ATP-asi ed ossigeno.

Il bilancio è il seguente: Glucosio (C6H12O6) + 6 O2 = 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP

2 NADH dalla glicolisi = 6 ATP

2 ATP dalla glicolisi = 2 ATP

8 NADH (3 ATP ogni molecola) dal TCA = 24 ATP

2 FADH2 (2 ATP ogni molecola) dal TCA = 4 ATP

2 ATP dal TCA = 2 ATP

Tot. 38 ATP

Nella respirazione anaerobica, l'accettore finale non è l'ossigeno ma altre 2-molecole o composti come: SO43-, NO3-, CO2, Fe3+, S.

La respirazione si