Riassunto di Microbiologia

FATTORI LIMITANTI PER LA CRESCITA BATTERICA

Ogni organismo ha un ambiente ottimale nella quale riesce a crescere e riprodursi nel migliore dei modi.

Un ambiente è caratterizzato da molti fattori che possono variare nel tempo a seconda delle circostanze,

alcuni di esse sono:

Temperatura [1]

– pH [2]

– Concentrazione di ossigeno [3]

– concentrazione di sale [4]

– Radiazioni [5]

– pressione [6]

–

[ 1 ] Temperatura: nel caso della temperatura ogni microrganismo presenta una propria temperatura

ottimale, in cui si riproduce alla massima velocità. Inoltre ogni microrganismo presenta una temperatura

minima ed una temperatura massima alla quale può riprodursi (anche perché è inutile che possa

sopravvivere, senza riprodursi, poiché la sua specie di estinguerebbe). L'unica distinzione sta nel fatto che

se i microrganismi, sono posti al di sotto della propria temperatura minima non sono in grado di

riprodursi. Mentre se i microrganismi sono posti al di sopra della propria temperatura massima, muoiono

direttamente perché si degradano le componenti strutturali!! La temperatura ottimale, la temperatura

minima e la temperatura massima sono dette “Temperature Cardinali”

Oltre a ciò i batteri possono essere classificati sulla base dell'entità della propria temperatura ottimale in:

Psicrofili: sono microrganismi che vivono generalmente a basse temperature. Questo perché la

– loro temperatura ottimale di crescita si aggira fra i 10 ed i 20 gradi centigradi.

La loro temperatura minima si aggira attorno ai -10 gradi centrigradi. Potrebbero magari anche

riprodursi a temperature più basse, solo che l'acqua a quelle temperature non si troverebbe più allo

stato liquido ma sarebbe totalmente allo stato solido e quindi inutilizzabile a livello cellulare.

La loro temperatura massima è fra i 20 ed i 30 gradi centrigradi.

Appartengono a questa classe, la maggior parte dei microrganismi che vivono sul suolo, dove vi è

quasi sempre questo range di temperature!!

Mesofili: sono i microrganismi aventi una temperatura ottimale di crescita che varia tra i 20 ed i

– 40 gradi centrigradi. Hanno una temperatura massima di 50 gradi centrigradi. Ed hanno una

temperatura minima di 10 gradi centrigradi. Appartengono più o meno a questa classe, la maggior

parte dei microrganismi patogeni, poiché la loro temperatura ottimale è medialmente quella

corporea!!

Termofili: sono i microrganismi aventi una temperatura ottimale di crescita che varia tra i 50 ed i

– 70 gradi centigradi. Presentano una temperatura minima di 40 gradi centrigradi, ed una

temperatura massima che varia fra i 70 ed i 90 gradi centigradi. Appartengono più o meno a questa

classe, la maggior parte dei microrganismi che vivono nelle sorgenti termali e nelle aree vulcaniche!

Ipertermofili: sono i microrganismi aventi una temperatura ottimale che si aggira attorno ai 120

– gradi centrigradi. La loro temperatura minima è di 90 gradi centrigradi, mentre la temperatura

massima non è ancora stata individuata perfettamente quale sia. La loro dote è quella di essere

caratterizzati dai cosiddetti “Enzimi termostabili”, ossia enzimi che non si denaturano nemmeno a

temperature molto elevate. La maggior parte di questi microrganismi vivono nelle fumarole o nelle

sorgenti idrotermali!!

Una caratteristica è che il tempo di generazione è inversamente proporzionale con la temperatura. Questo

significa che con l'aumentare della temperatura il tempo di generazione si abbassa. Viceversa con

l'abbassamento della temperatura il tempo di generazione aumenta.

Questo significa che gli ipertermofili crescono e si riproducono più rapidamente rispetto a tutti gli altri,

perché vivono generalmente in ambienti più caldi e quindi hanno un tempo di generazione minore!!

[ 2 ] pH: il pH influenza notevolmente la crescita dei microrganismi. Questo perché un pH molto acido

può ad esempio denaturare la struttura degli enzimi e della altre strutture proteiche.

Anche in tal caso abbiamo quello che si definisce come “pH ottimale di crescita”, ed ogni microrganismo ha

il proprio:

Acidofili: sono tutti quei microrganismi che hanno un pH ottimale di crescita minore di 7

– Neutrofili: sono tutti quei microrganismi che hanno un pH ottimale di crescita circa uguale a 7

– Alcalofili: sono tutti quei microrganismi che hanno un pH ottimale di crescita maggiore di 7

–

[ 3 ] Concentrazione di ossigeno: la concentrazione di ossigeno influenza notevolmente la crescita dei

microrganismi. Anche in tal caso possiamo classificare i microrganismi in:

Aerobi obbligati: sono tutti quei microrganismi che presentano un metabolismo respiratorio e che

– per tanto crescono e si riproducono solo in presenza di ossigeno

Aerobi e Anaerobi facoltativi: sono tutti quei microrganismi che presentano un metabolismo sia

– fermentativo che respiratorio e che per tanto riescano a crescere e a riprodursi sia in presenza che

in assenza di ossigeno

Anaerobi obbligati: sono tutti quei microrganismi che presentano un metabolismo fermentativo e

– che per tanto crescono e si riproducono solo in assenza di ossigeno

Microaerofili: sono tutti quei microrganismi che crescono in presenza di una concentrazione

– minima di ossigeno, ed hanno bisogno anche di una percentuale minima di anidride carbonica

nell'aria, pari almeno al 5-10%

[ 4 ] Concentrazione di sale: la concentrazione di sale nell'ambiente influenza notevolmente la crescita

dei microrganismi in quanto assorbe acqua e varia la pressione osmotica cellulare.

Ci sono dei particolare microrganismi che riescano a sopravvivere solo in presenza di sali.

Questi microrganismi prendono il nome di “Alofili”. Gli Alofili si dividono successivamente in:

Alofili tolleranti: sono microrganismi che possono vivere a concentrazioni di sale diverse,

– generalmente non troppo elevate

Alofili estremi: sono microrganismi che vivono generalmente negli ambienti marini, in quanto per

– poter avere una crescita ottimale devono vivere in ambienti in cui abbiamo almeno il 15-30% di

sale disciolto!!

[ 5 ] Radiazioni: le radiazioni sono estremamente dannose pre i microrganismi e per la loro crescita.

Le più dannose di tutti sono le radiazioni ionizzanti e quelle ultraviolette.

Le radiazioni ionizzanti hanno una lunghezza d'onda molto corta ma ad elevata energia. Generalmente

alterano la struttura delle cellule, rompendo strutture vitali provocando mutazioni letali.

Anche le radiazioni ultraviolette hanno una lunghezza d'onda molto corta ma presentano molta energia.

Esse sono letali soprattutto per molecole come il DNA, il quale presenta picchi di assorbimenti più alti,

proprio nella lunghezza d'onda delle radiazioni UV. Questo porta al fatto che il DNA le assorba

praticamente tutte e possa andare incontro a destabilizzazione, despiralizzazione, alterazione della propria

struttura o mutazioni!!

[ 6 ] Pressione: la pressione è un altro fattore fondamentale per la crescita e la riproduzione dei

microrganismi. Generalmente la maggior parte dei microrganismi vive alla pressione atmosferica di 1 atm!

Ci sono però anche altri microrganismi che possono vivere anche a pressioni maggiori. Abbiamo quindi una

classificazione in:

Non Barotolleranti: sono coloro che vivono alla pressione atmosferica classica di 1 atm

– Barotolleranti: sono coloro che possono vivere anche a pressioni maggiori di quella atmosferica

– Barofili: sono coloro che crescono e si riproducono di più in ambienti in cui sussiste una pressione

– molto alta

CLASSIFICAZIONE DEI MICRORGANISMI SULLA BASE ALLE VIE METABOLICHE

In base al tipo di metabolismo adattato, i microrganismi vengono classificati in:

Eterotrofi: sono coloro che non riescono a sintetizzare molecole organiche autonomamente a

– partire da molecole inorganiche

Autotrofi: sono coloro che riescano a sintetizzare molecole organiche autonomamente partendo

– da molecole inorganiche. Generalmente sfruttano la CO2 (anidride carbonica), attraverso processi

come la fotosintesi

In base alla fonte di energia utilizzate per ricavare energia possiamo avere:

Fototrofi

– Chemiotrofi

–

FOTOTROFI ] vengono detti anche “Fotoautotrofi”, ed attuano il processo di “Fototrofia”.

La fototrofia consiste in un processo biologico grazie al quale molti organismi viventi utilizzano la luce,

l'acqua e l'anidride carbonica per sintetizzare sostanze organiche (come il glucosio), che possono

successivamente sfruttare come nutrimento a livello metabolico o come fonte di energia per i processi di

respirazione cellulare. Generalmente i fototrofi maggiormente presenti sono le piante, le alghe ed alcuni

batteri come i Cianobatteri.

La maggior parte dei batteri che attuano fototrofia, sono definiti come “Batteri Verdi”, poiché possiedono

infatti un pigmento chiamato “Batterioclorofilla” che oltre a renderli verdi, riesce ad assorbire l'energia

luminosa ed emettere elettroni, utili poi nella produzione di ATP.

Alcuni particolari batteri come i Cianobatteri sono organismi fotoautotrofi aventi due fotosistemi molto

evoluti (per fotosistema intendiamo un complesso molecolare addetto all'assorbimento della luce per

produzione di energia). I loro fotosistemi infatti gli permettono di accettare come donatore di elettroni

anche le molecole d'acqua, ricavando elettroni (utilizzati per la produzione di ATP) e liberando

nell'ambiente ossigeno molecolare.

CHEMIOTROFI ] usano substrati organici ed anche inorganici per ricavare energia.

Principalmente abbiamo i chemiorganotrofi (che utilizzano substrati organici) e i chemiolitotrofi (che

utilizzano substrati inorganici). Il loro metabolismo può essere di vario tipo, a seconda dell'ambiente in cui

si trovano e della concentrazione di ossigeno tollerata dal microrganismo. Possiamo avere:

Fermentazione: dal punto di vista chimico, la fermentazione è un processo ossidativo anaerobico

– svolto da molti chemiorganotrofi, che utilizzano carboidrati per produrre energia (sotto forma di

ATP) per sopravvivere. La fermentazione può essere di vario tipo.

Fermentazione Omolattica: consiste nel processo che porta l'acido piruvico ad essere deidrogenato

e quindi trasformato in acido lattico

Fermentazione Alcolica: consiste nel processo che porta l'acido piruvico ad essere decarbossilato in

acetaldeide. L'acetaldeide viene poi deidrogenata in etanolo

Fermentazione Propionica: consiste nel processo che porta l'acido piruvico a formare vari

prodotti, fra cui acido propionico, acido acetico e anidride carbonica

Fermentazione acido-mista: consiste nel fatto che il microrganismo metabolizza una molecola di

glucosio trasformandola in una serie di prodotti, tra i quali abbiamo alcuni acidi organici come