lezione O Flashcards
Cosa differenzia i batteri Autotrofi dagli Eterotrofi ?
Esistono due tipi di batteri: autotrofi ed eterotrofi. I batteri autotrofi sono in grado di utilizzare come fonte di carbonio l’anidride carbonica o altre sostanze inorganiche. A questo punto si ha bisogno di una fonte d’energia, quindi si utilizza la luce solare, oppure l’energia che si libera dalla scissione di legami chimici.
Differenza Catabolismo e Anabolismo.
Il catabolismo è l’ossidazione del substrato, con produzione di energia libera; l’anabolismo è la sintesi di biopolimeri, quindi di molecole complesse, e di costituenti cellulari, sfruttando l’energia libera che deriva dai processi catabolici. Le due parti, quindi sono strettamente correlate.
Cos’è la respirazione cellulare ?
Per respirazione si intende solamente il processo catabolico (con ultimo scopo di rendere disponibile energia) che ha come accettore finale un sostanza inorganica. Questa sostanza inorganica può essere diversa: - Se si tratta di ossigeno, si parlerà di respirazione aerobia; - Se è sempre una sostanza inorganica, ma diversa dall’ossigeno, (per esempio nitrati, solfati e carbonati), si tratta di respirazione anaerobia.
Descrivi i batteri Chemiorganofili.
I batteri chemiorganotrofi: hanno un substrato donatore organico (carboidrato, amminoacido, derivato dagli amminoacidi, derivato dagli acidi grassi). L’accettore terminale sarà inorganico, come ossigeno (respirazione aerobia) o un’altra sostanza inorganica (respirazione anaerobia). I chemiorganotrofi, però, possono avere anche come accettore finale una sostanza organica: in questo caso si parlerà di fermentazione.
Che ruolo energetico hanno coenzimi e molecole ad alto contenuto energetico come ATP nelle reazioni di ossido riduzione ?
Effetto Cerino.
Descrivi batteri Chemioautotrofi.
La sorgente di energia può essere idrogeno, l’accettore può essere l’ossigeno, quindi il prodotto metabolico finale sarà l’acqua: in questo gruppo ci saranno idrogeno batteri. L’accettore può essere anche il nitrato: si tratta di sono batteri ossidanti l’azoto tra cui il bacillus denitrificans. Un altro accettore può essere il solfato, in questo caso si parla di batteri sulfurei. I batteri nitrificanti sono molto importanti nel ciclo dell’azoto, sono chiemiautotrofi obbligati. I batteri nitrificanti entrano nella catena respiratoria a diversi livelli e abbiamo una discreta produzione di ATP.
Ciclo della fotosintesi.
L’elettrone passa ad una serie di coenzimi e trasportatori come ubichinolo, citocromo b e attraverso questi passaggi ci sono dei cambiamenti del potenziale di ossidoriduzione. Alla fine, c’è la produzione di una molecola di ATP da una molecola di ADP: il salto, ad esempio, da citocromo c a f consente di immagazzinare energia per la sintesi di ATP; il citocromo f, poi, da gli equivalenti riducenti alla clorofilla, che riprende il suo equivalente riducente ed è pronta ad essere stimolata dalla luce solare.
Perché l’acido lattico non è un prodotto di scarto nell’ambito della fermentazione ?
Nella fermentazione propionica, importante nei batteri anaerobi del cavo orale, parte da acido lattico che si trasforma in propionato, acetato e anidride carbonica, che appunto non è un prodotto di scarto. Molti Streptococchi del cavo orale, mutans e sobrinus, sono batteri che si trovano abbondanti nelle tasche parodontali e sono in grado di metabolizzare zuccheri semplici in lattato. Nella stessa tasca gengivale ci saranno altri batteri, come la Veillonella (un anaerobio), che si nutre solo di acido.
Cos’è la fermentazione?
A differenza della respirazione, è un processo catabolico, destinate allo sviluppo di equivalenti riducenti, e l’immagazzinamento di energia in intermedi ad alta energia. Ha come accettore finale una sostanza organica, da cui il termine fermentazione. La sostanza organica è variabile e anche la sostanza che si libera (fino a poco tempo fa considerata sostanza di scarto) è anch’essa organica.
Descrivi le fermentazioni batteriche più comuni ?
Alcolica: gli esosi vengono catabolizzati con la produzione di etanolo come prodotto di scarto e liberazione di anidride carbonica. E’ utilizzata dai lieviti. E’ la forma principale di fermentazione di vino, birra, pane. Omolattica: dagli esosi viene prodotto acido lattico, che non è un prodotto di scarto. Sono impegnati in questa fermentazione batteri del genere Streptococcus e Lactobacilli. Eterolattica: si parte dagli esosi e si arriva all’acido lattico, associato ad etanolo e anidride carbonica. Quindi ci sono almeno tre diverse molecole terminali o di scarto. viene impiegata da alcuni Lactobacilli. Propionica: importante nei batteri anaerobi del cavo orale, parte da acido lattico che si trasforma in propionato, acetato e anidride carbonica, che appunto non è un prodotto di scarto. Molti Streptococchi del cavo orale, mutans e sobrinus, sono batteri che si trovano abbondanti nelle tasche parodontali e sono in grado di metabolizzare zuccheri semplici in lattato. Nella stessa tasca gengivale ci saranno altri batteri, come la Veillonella (un anaerobio), che si nutre solo di acido. Veillonella è tra i patogeni più importanti del cavo orale, preleva l’acido lattico e lo sfrutta per suoi scopi metabolici. Veillonella non può impiegare lo zucchero, però. Il suo sistema metabolico è a tal punto adattato e sinergizza con gli altri batteri della tasca, che è in grado di sfruttare l’acido lattico. Fermentazione acido-mista: si parte da esosi e si arriva ad acido formico, acido acetico, acido lattico, succinato; viene impiegata da batteri di interesse medico, enterobatteri come Salmonella, Shigella, E. coli. Butirrica: è la più rara, dagli esosi si passa a butirrato, ad acetato e in minore quantità si liberano idrogeno e anidride carbonica. E’ il caso di Clostridium butirricum e altri batteri. Butanolica: dagli esosi si passa a butanolo e altri prodotti di scarto, tra cui acetone, ed è sempre propria di Clostridium butirricum. Caproica: si ottiene acido caproico, e anche butirrato e si libera idrogeno. Omoacetica: si ottiene solo acetato, è tipica di Clostridium aceticum; questi batteri che vengono utilizzati per la produzione di aceto. Metanogenica: si forma CH4 e anidride carbonica. Sono coinvolti metano batteri, come Methanosarcina. Butilen-glicolica: ha come prodotto terminale il butilenglicole. Aceton-butirrica: ha come prodotto butanolo, etanolo, acetone, isopropanolo, sostanze sia alcoliche che diverse dall’alcol. E’ propria di alcuni batteri sporigeni.
In che modo gli amminoacidi possono essere usati per produrre energia ?
Reazione di Stickland Alcuni amminoacidi vengono impiegati per produrre energia. Gli amminoacidi a volte sono donatori, a volte sono accettori di radicali liberi, idrogeno, equivalenti riducenti. Ad esempio, l’alanina reagisce con il NAD e si trasforma in piruvato. Questo NADH deve avere una sostanza a cui trasferire gli equivalenti riducenti: ad esempio nella glicolisi anaerobia è l’acido propionico che si trasforma in acido lattico. Un amminoacido dona un equivalente riducente che carica sul NAD, questo dev’essere scaricato su un altro amminoacido, che sarà la glicina, che viene trasformata in acetato; il NAD ritorna com’era. Questo è il succo della reazione di Stickland. Questo sistema dopo una serie di trasformazioni libera acetil fosfato, che sia da solo sia reagendo con l’ADP può liberare acetato e ATP (molecola ad alta energia). Questo è un esempio di reazione di tipo catabolico con amminoacidi che svolgono un ruolo preponderante.
Che caratteristiche hanno i batteri anaerobi facoltativi ?
La sintesi delle reduttasi terminali è soppressa e la loro attività inibita in presenza di ossigeno, perché un gran numero di questi batteri è facoltativo. A questo punto c’è un grande vantaggio, perché se questi riescono a switchare on/off il sistema di respirazione aerobia verso quella anaerobia, quando c’è l’ossigeno loro hanno la possibilità di sfruttare al meglio le loro riserve energetiche, perché si avrà quella resa altissima di prima (di 38 molecole di ATP). Talvolta questi batteri si trovano in assenza di ossigeno, come nel caso di un batterio saprofita, in questo caso riesce a vivere bene come commensale. Eliminato attraverso le feci, finisce nell’ambiente e nel suolo: qui non c’è tutto quell’arrivo di sostanze nutrienti che c’era nel nostro intestino, quindi devono organizzarsi e, talvolta, si trovano privi di ossigeno. Loro switchano il loro metabolismo energetico in anaerobiosi, quindi l’accettore finale sarà il nitrato di cui è ricchissimo il suolo. I nitrati saranno ridotti in nitriti. In questo caso si possono sfruttare varie reazioni cataboliche con un’elevata resa, minore di quella di prima, ma sempre più alta rispetto a quella che si avrebbe con una semplice fermentazione.
Perché i batteri anaerobi si riproducono più lentamente ?
La velocità di crescita degli organismi anaerobi è minore rispetto a quella degli organismi aerobi, questo vale anche per gli anaerobi di interesse medico, perché la loro crescita deve fare i conti con una resa sia della respirazione anaerobia, sia della semplice fermentazione che sono notevolmente inferiori nella resa e danno meno equivalenti che possono essere impiegati eventualmente per processi anabolici (sintesi di polisaccaridi, sintesi di involucri della cellula batterica, sintesi del lipopolisaccaride). Questa sequenza di eventi che deve avvenire viene ad essere rallentata quindi si riproducono con maggiore lentezza.
le Enterobattereace sono Aerobi o Anaerobi ? Come si può determinarlo in laboratorio ?
Le enterobatteriacee, sono facoltativi puri: per confermare ciò si fa il seguente esperimento: si prende una brodocoltura di batterio e lo si fa crescere in un fermentatore. Quest’ultimo, non solo è a contatto con l’ossigeno atmosferico, ma viene in continuazione agitato, in un agitatore con piastre che agitano dei matracci in cui c’è la brodo cultura. Questi hanno, come tappo, un tappo di cotone idrofobo che non fa entrare i batteri contaminanti dell’ambiente esterno, ma permette un minimo scambio di ossigeno. A mano a mano che questi vengono agitati, l’ossigeno entra e facilita il catabolismo aerobio, lo switch verso una resa maggiore (con 38 molecole di ATP) e la possibilità di sviluppare anche un anabolismo più vivace. I batteri si replicano quindi in modo veloce, in un’ora e mezza o due ore.
