METABOLISMO BATTERICO: TIPOLOGIE E LORO CARATTERISTICHE - BIOLOGIA - 2024

Il metabolismo batterico comprende una serie di reazioni chimiche necessarie alla vita di questi organismi. Il metabolismo è suddiviso in reazioni di degradazione o cataboliche e reazioni di sintesi o anaboliche.

Questi organismi mostrano una flessibilità ammirevole in termini di percorsi biochimici, essendo in grado di utilizzare varie fonti di carbonio ed energia. Il tipo di metabolismo determina il ruolo ecologico di ogni microrganismo.

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Come i lignaggi eucariotici, i batteri sono costituiti principalmente da acqua (circa l'80%) e il resto in peso secco, costituito da proteine, acidi nucleici, polisaccaridi, lipidi, peptidoglicani e altre strutture. Il metabolismo batterico lavora per ottenere la sintesi di questi composti, utilizzando l'energia del catabolismo.

Il metabolismo batterico non differisce molto dalle reazioni chimiche presenti in altri gruppi di organismi più complessi. Ad esempio, esistono vie metaboliche comuni in quasi tutti gli esseri viventi, come la degradazione del glucosio o la via della glicolisi.

Una conoscenza accurata delle condizioni nutrizionali necessarie ai batteri per crescere è essenziale per la creazione di terreni di coltura.

Tipi di metabolismo e loro caratteristiche

Il metabolismo dei batteri è straordinariamente vario. Questi organismi unicellulari hanno una varietà di "stili di vita" metabolici che consentono loro di vivere in aree con o senza ossigeno e variano anche tra la fonte di carbonio e l'energia che utilizzano.

Questa plasticità biochimica ha permesso loro di colonizzare una serie di habitat diversi e di svolgere ruoli diversi negli ecosistemi in cui vivono. Descriveremo due classificazioni del metabolismo, la prima è relativa all'utilizzo dell'ossigeno e la seconda alle quattro categorie nutrizionali.

Uso dell'ossigeno: anaerobico o aerobico

Il metabolismo può essere classificato come aerobico o anaerobico. Per i procarioti che sono completamente anaerobici (o anaerobi obbligati), l'ossigeno è analogo a un veleno. Pertanto, devono vivere in ambienti completamente privi di esso.

All'interno della categoria degli anaerobi aerotolleranti, i batteri sono in grado di tollerare gli ambienti dell'ossigeno, ma non sono in grado di respirare le cellule: l'ossigeno non è l'accettore finale di elettroni.

Alcune specie possono o non possono utilizzare l'ossigeno e sono "facoltative", poiché sono in grado di alternare i due metabolismi. Generalmente, la decisione è correlata alle condizioni ambientali.

All'altro estremo, abbiamo il gruppo degli aerobi obbligati. Come suggerisce il nome, questi organismi non possono svilupparsi in assenza di ossigeno, poiché è essenziale per la respirazione cellulare.

Nutrienti: essenziali e oligoelementi

Nelle reazioni metaboliche, i batteri prendono i nutrienti dal loro ambiente per estrarre l'energia necessaria al loro sviluppo e mantenimento. Un nutriente è una sostanza che deve essere incorporata per garantirne la sopravvivenza attraverso l'apporto di energia.

L'energia dei nutrienti assorbiti viene utilizzata per la sintesi dei componenti di base della cellula procariotica.

I nutrienti possono essere classificati come essenziali o di base, che includono fonti di carbonio, molecole di azoto e fosforo. Altri nutrienti includono diversi ioni, come calcio, potassio e magnesio.

Gli oligoelementi sono necessari solo in tracce o in tracce. Tra loro c'è ferro, rame, cobalto, tra gli altri.

Alcuni batteri non sono in grado di sintetizzare un amminoacido specifico o una certa vitamina. Questi elementi sono chiamati fattori di crescita. Logicamente, i fattori di crescita sono ampiamente variabili e dipendono in gran parte dal tipo di organismo.

Categorie nutrizionali

I batteri possono essere classificati in categorie nutrizionali tenendo conto della fonte di carbonio che utilizzano e da dove traggono la loro energia.

Il carbonio può essere prelevato da fonti organiche o inorganiche. Vengono usati i termini autotrofi o litotrofi, mentre l'altro gruppo è chiamato eterotrofi o organotrofi.

Gli autotrofi possono utilizzare l'anidride carbonica come fonte di carbonio e gli eterotrofi richiedono carbonio organico per il metabolismo.

D'altra parte, esiste una seconda classificazione relativa all'assunzione di energia. Se l'organismo è in grado di utilizzare l'energia del sole, lo classifichiamo nella categoria dei fototrofi. Al contrario, se l'energia viene estratta dalle reazioni chimiche, sono organismi chemiotrofici.

Se uniamo queste due classificazioni otterremo le quattro principali categorie nutrizionali di batteri (vale anche per altri organismi): fotoautotrofi, fotoeterotrofi, chemioautotrofi e chemioeterotrofi. Di seguito descriveremo ciascuna delle capacità metaboliche batteriche:

photoautotrophs

Questi organismi svolgono la fotosintesi, dove la luce è la fonte di energia e l'anidride carbonica è la fonte di carbonio.

Come le piante, questo gruppo batterico ha il pigmento clorofilla a, che gli consente di produrre ossigeno attraverso un flusso di elettroni. C'è anche il pigmento batterioclorofilla, che non rilascia ossigeno nel processo fotosintetico.

Photoheterotrophs

Possono usare la luce solare come fonte di energia, ma non si rivolgono all'anidride carbonica. Invece, usano alcoli, acidi grassi, acidi organici e carboidrati. Gli esempi più importanti sono i batteri verdi non solforati e viola non solforati.

chemioautotrofi

Chiamato anche chemioautotrofi. Ottengono la loro energia attraverso l'ossidazione di sostanze inorganiche con cui fissano l'anidride carbonica. Sono comuni nei respiratori idroterminali nell'oceano profondo.

Chemoheterotrophs

In quest'ultimo caso, la fonte di carbonio e di energia è solitamente lo stesso elemento, ad esempio il glucosio.

applicazioni

La conoscenza del metabolismo batterico ha dato un immenso contributo all'area della microbiologia clinica. La progettazione di terreni di coltura ottimali progettati per la crescita di alcuni agenti patogeni di interesse si basa sul suo metabolismo.

Inoltre, ci sono dozzine di test biochimici che portano all'identificazione di qualche organismo batterico sconosciuto. Questi protocolli consentono di stabilire un inquadramento tassonomico estremamente affidabile.

Ad esempio, il profilo catabolico di una coltura batterica può essere riconosciuto applicando il test di ossidazione / fermentazione di Hugh-Leifson.

Questa metodologia include la crescita in un mezzo semisolido con glucosio e un indicatore di pH. Pertanto, i batteri ossidativi degradano il glucosio, una reazione che si osserva grazie al cambiamento di colore dell'indicatore.

Allo stesso modo, è possibile stabilire quali percorsi utilizzano i batteri di interesse testandone la crescita su diversi substrati. Alcuni di questi test sono: la valutazione del percorso di fermentazione del glucosio, il rilevamento delle catalasi, la reazione delle citocromo ossidasi, tra gli altri.

Riferimenti

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