Lezione 10.

Le cose metaboliche fisiologiche dei batteri sono diretta conseguenza dell’evoluzione, perché sono

intimamente legati al concetto principale dell’evoluzione, che è adattarsi agli ambienti per poter

riprodursi. È tutta lì la forza che ha spinto lo sviluppo di tutte le capacità e i metabolismi che fanno

gli esseri viventi e nei batteri questa diversità metabolica è molto grande e larga, è la più grande

perché sono evoluti da più tempo, hanno colonizzato tanti ambienti. Io ci tengo molto a parlare

dei metabolismi riferendoci al punto di vista biologico evoluzionistico.

Questo è uno schema che prenderemo sempre in considerazione e ci guida all’interno della

diversità metabolica e usa anche delle metodologie molto importanti.

Quando si studia la diversità metabolica vi consiglio di ragionare su due linee, domandarsi qual è la

fonte di energia utilizzata e la fonte di precursori utilizzata, dove la fonte di precursori possiamo

generalizzarla a fonte di carbonio, anche se in realtà non si tratta solo di carbonio. Quindi ripeto

nello schematizzare la diversità metabolica le metodologie che useremo si riferiranno alle fonti di

energia e alle fonti di carbonio. Queste due spesso coincidono, soprattutto nel nostro caso ma

questo non vale per tutti gli esseri viventi ecco perché ragioniamo sulla schematizzazione con due

criteri differenti. Fonti di energia e fonti di carbonio sono quello che in biochimica chiamiamo i

nutrienti, che devono fornire energia e precursori per la crescita dove i precursori principali sono

quelli fatti da carbonio. Ecco perché da questa classificazione metabolica partiamo da due linee, in

base alle fonti di energia o in base alle fonti di carbonio possiamo classificare tutti gli esseri viventi.

Tutti gli esseri viventi hanno bisogno di nutrienti fatti di carbonio, perché tutte le strutture che

formano la cellula sono a base carboniosa. Il carbonio è l’elemento principale che costituisce gli

esseri viventi. Per questo in questo schema si dividono gli esseri viventi riferendosi alle fonti di

carbonio. Non serve solo il carbonio ovviamente. La schematizzazione divide tutti gli esseri viventi

in due gruppi gli eterotrofi e gli autotrofi, gli autotrofi sono tutti quegli esseri viventi che riescono a

trasformare un elemento che fa parte di una molecola inorganica, in una molecola organica,

riescono a fissare la CO2 atmosferica (ovvero organicare, trasformare il carbonio inorganico in

carbonio che compone le strutture cellulari). Gli autotrofi sono chiamati molto spesso produttori

Anteprima parziale del testo

Scarica Diversità Metabolica nei Batteri: Chemiorganotrofia, Chemiolitotrofia e Fermentazione - Pr e più Appunti in PDF di Microbiologia solo su Docsity!

Lezione 10. Le cose metaboliche fisiologiche dei batteri sono diretta conseguenza dell’evoluzione, perché sono intimamente legati al concetto principale dell’evoluzione, che è adattarsi agli ambienti per poter riprodursi. È tutta lì la forza che ha spinto lo sviluppo di tutte le capacità e i metabolismi che fanno gli esseri viventi e nei batteri questa diversità metabolica è molto grande e larga, è la più grande perché sono evoluti da più tempo, hanno colonizzato tanti ambienti. Io ci tengo molto a parlare dei metabolismi riferendoci al punto di vista biologico evoluzionistico. Questo è uno schema che prenderemo sempre in considerazione e ci guida all’interno della diversità metabolica e usa anche delle metodologie molto importanti. Quando si studia la diversità metabolica vi consiglio di ragionare su due linee, domandarsi qual è la fonte di energia utilizzata e la fonte di precursori utilizzata, dove la fonte di precursori possiamo generalizzarla a fonte di carbonio, anche se in realtà non si tratta solo di carbonio. Quindi ripeto nello schematizzare la diversità metabolica le metodologie che useremo si riferiranno alle fonti di energia e alle fonti di carbonio. Queste due spesso coincidono, soprattutto nel nostro caso ma questo non vale per tutti gli esseri viventi ecco perché ragioniamo sulla schematizzazione con due criteri differenti. Fonti di energia e fonti di carbonio sono quello che in biochimica chiamiamo i nutrienti, che devono fornire energia e precursori per la crescita dove i precursori principali sono quelli fatti da carbonio. Ecco perché da questa classificazione metabolica partiamo da due linee, in base alle fonti di energia o in base alle fonti di carbonio possiamo classificare tutti gli esseri viventi. Tutti gli esseri viventi hanno bisogno di nutrienti fatti di carbonio, perché tutte le strutture che formano la cellula sono a base carboniosa. Il carbonio è l’elemento principale che costituisce gli esseri viventi. Per questo in questo schema si dividono gli esseri viventi riferendosi alle fonti di carbonio. Non serve solo il carbonio ovviamente. La schematizzazione divide tutti gli esseri viventi in due gruppi gli eterotrofi e gli autotrofi, gli autotrofi sono tutti quegli esseri viventi che riescono a trasformare un elemento che fa parte di una molecola inorganica, in una molecola organica, riescono a fissare la CO2 atmosferica (ovvero organicare, trasformare il carbonio inorganico in carbonio che compone le strutture cellulari). Gli autotrofi sono chiamati molto spesso produttori

primari in ecologia perché producono le molecole organiche in modo autonomo. Negli organismi autotrofi rientrano le piante. Producono dunque i precursori che poi tutti gli altri organismi eterotrofi, usano. Queste molecole prodotte vengono assorbite dagli altri esseri che non sono capaci di sintetizzare il carbonio inorganico. Apriamo una parentesi importante, questo principio non vale solamente per il carbonio, ma anche per esempio per l’azoto, altro elemento essenziale, gli autotrofi fanno anche questo, noi non siamo capaci di produrre azoto organico, lo assorbiamo già pronto. Quindi anche i batteri possiamo classificarli in autotrofi ed eterotrofi, i primi sono quelli che riescono a trasformare sostanze inorganiche in organiche i secondi quelli che non riescono a farlo e prendono dagli autotrofi i composti organici (produttori primari e consumatori). Dunque ricapitolando le piante sono autotrofe, gli animali sono eterotrofi e i batteri possono essere sia eterotrofi che autotrofi (ricorda i batteri sono nati prima delle piante, quindi sono stati i primi autotrofi sono loro infatti ad aver prodotto per primi nella terra primordiale i materiali organici). Quando parleremo dei batteri autotrofi capiremo che non è necessaria la luce per essere autotrofi non va usato quindi come sinonimo il termine di autotrofia e fotosintesi, perché non tutti gli autotrofi svolgono la fotosintesi. La fotosintesi è un processo di autotrofia ma molti autotrofi non hanno la luce per svolgere il loro ruolo. Per l’appunto i batteri primordiali non erano fotosintetici. Tutti gli esseri viventi possono essere distinti anche in base al tipo di energia che utilizzano e quindi quella chimica, oppure la luce. Quindi possiamo distinguerli in chemiotrofi e fototrofi, i chemiotrofi sono tutti quegli esseri viventi che come fonte di energia usano una sostanza chimica. I fototrofi, invece, utilizzano l’energia che proviene dalla luce. I batteri così come possono essere sia autotrofi che eterotrofi, possono essere sia chemiotrofi che fototrofi. Le piante sono autotrofe grazie alla luce e quindi anche fototrofe, ma i batteri possono essere autotrofi pur non usando la luce e quindi anche chemiotrofi, e complicano lo schema, possono essere entrambi. La fototrofia nei batteri è più antica e quindi ha delle particolarità diverse da quella delle piante (anche se non ha molte differenze), della fototrofia dei batteri ne parleremo poco in questo corso, ciò che posso dirvi è che sono importanti soprattutto negli ambienti acquatici. Quindi hanno bisogno di energia e di precursori, quindi cosa mangiano questi eterotrofi, altri eterotrofi, ma quello più piccolo dovrà mangiare qualcosa Il micro plancton è fatto da microrganismi fototrofi. Questi batteri fotosintetici sono quelli che poi hanno formato i cloroplasti per la teoria della simbiosi. La chemiotrofia nei batteri sarà molto approfondita. I chemiotrofi utilizzano una fonte di energia chimica e quindi ossidano sostanze chimiche per creare energia. Questo ve lo dico per ricollegarmi a ciò che ho detto nella lezione precedente ovvero di lasciarvi guidare e cercare nei processi metabolici le reazioni di ossido-riduzione e di individuare sempre la specie che si ossida e quella che si riduce. Quando facciamo le distinzioni ora dovremmo vedere le sostanze che si ossidano. In base alle sostanze chimiche che si ossidano e che quindi formano energia possiamo fare delle distinzioni. Se la sostanza chimica che viene ossidata (dona elettroni) è organica parleremo di chemiorganotrofia, si cibano quindi di sostanza chimica organica. Se invece la sostanza chimica è inorganica parleremo di chemiolitotrofia (lito=sasso).

un’altra sostanza. Gli accettori esterni devono essere delle sostanze in grado di essere ridotte non c’è solo l’ossigeno. In citologia avete già studiato una reazione anaerobica, la fermentazione in realtà però è vero che è anaerobica, ma non è il metabolismo anaerobico per eccellenza, anzi è un metabolismo molto particolare e poco efficiente. E’ un paradosso evoluzionistico, rende molto poco. La fermentazione è un metabolismo a sé molto importante soprattutto dal punto di vista applicativo Ma da un punto di vista metabolico è una cosa a sé non ha niente a che vedere con le ossidazioni, la distinguiamo però perché la fermentazione è una strada obbligata che molti batteri e anche qualche eucariote e cellule animali sottoposte a particolari situazioni, sono costrette a svolgere perché ci si trova in situazioni di emergenza. È infatti un metabolismo che viene utilizzato quando non è presente un accettore esterno, ovvero quando non è presente nell’ambiente esterno non è presente o non è abbondante una sostanza chimica da usare per bilanciare l’ossidazione, da usare nelle reazioni riduttive che devono bilanciare l’ossidazione. Viene usata quindi quando gli elettroni non possono essere scaricati all’esterno e si usano i cosiddetti accettori interni. Un accettore interno è l’opposto dell’accettore esterno, è una sostanza chimica su cui vengono scaricati gli elettroni che però deriva dal metabolismo stesso per questo viene definito interno. Questa è un po’ dunque la panoramica del meccanismo chemiorganotrofo, quindi si parte da una sostanza organica e dividiamo in tre gruppi in base al tipo di accettore terminale, quindi se l’accettore terminale è un accettore esterno si parla di respirazione, in particolare se l’accettore è l’ossigeno si parla di respirazione aerobica se è un’altra sostanza di respirazione anaerobica. Se invece l’accettore esterno non c’è l’organismo si affida alla fermentazione. Questo schema non finisce qui perché oltre al flusso di elettroni c’è anche un flusso di carboni, sottolineiamo il fatto che tutti i chemiorganotrofi oltre che ricavare energia dalle sostanze chimiche organiche le usano anche come precursori di biosintesi, quindi possiamo anche dire che tutti i chemiorganotrofi sono eterotrofi. Infatti come notate dallo schema il composto organico serve anche alla biosintesi, vi ho anche aggiunto quella freccia blu tratteggiata perché senza potrebbe sembrare che tutti gli atomi di carbonio vanno a formare CO2 e ciò è sbagliato perché i carboni servono alla biosintesi. Tutto ciò che entra non può essere utilizzato solo per produrre energia una parte deve andare a creare i precursori.

Diversità Metabolica nei Batteri: Chemiorganotrofia, Chemiolitotrofia e Fermentazione - Pr, Appunti di Microbiologia

Documenti correlati

Anteprima parziale del testo

Scarica Diversità Metabolica nei Batteri: Chemiorganotrofia, Chemiolitotrofia e Fermentazione - Pr e più Appunti in PDF di Microbiologia solo su Docsity!