Metabolismo batterico

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METABOLISMO BATTERICO

Come succede in tutti gli esseri viventi, le reazioni metaboliche nei batteri sono di sintesi, che necessitano di energia (anaboliche), o di demolizione, che liberano energia (cataboliche).

PRINCIPALI FONTI DI CARBONIO ED ENERGIETICHE DEI BATTERI

I batteri si possono dividere in due categorie:
- Batteri eterotrofi: sfruttano il carbonio dei composti organici, fornito da altri organismi viventi, utilizzando l’energia liberata dalla demolizione delle stesse molecole organiche. Questi batteri svolgono ruoli ecologici dipendenti dagli altri viventi come il parassitismo, la simbiosi e il saprofitismo.
- Batteri autotrofi: sono in grado di utilizzare fonti di carbonio inorganiche per costruire le proprie strutture cellulari assieme ad un energia di tipo luminoso o derivante dalla demolizione di alcuni composti chimici. In base all’energia sfruttata vengono divise in ulteriori categorie:
1. batteri fotosintetici: effettuano la fotosintesi in presenza di energia luminosa
2. batteri chemiosintetici: sfruttano l’energia derivante da reazioni chimiche di tipo ossidoriduttivo a livello di alcuni composti presenti nel substrato. Chiamati anche chemiolitotrofi poiché sfruttano composti inorganici (idrogeno, zolfo, ferro…).

Produzione di energia nei batteri: principali reazioni cataboliche

Altre divisioni dei batteri, caratterizzate dalla presenza o assenza di ossigeno durante il metabolismo:
- Batteri aerobi: vivono solo in presenza di ossigeno, utilizzato durante la respirazione aerobica come accettatore finale di elettroni.
- Batteri anaerobi facoltativi: per essi non è necessaria la presenza di ossigeno, ma riescono a svilupparsi anche in suo presenza.
- Batteri anaerobi obbligati: vivono solo in completa assenza di ossigeno; ottengono energia attraverso reazioni cataboliche come la fermentazione e la respirazione anaerobica. Appartenenti a questa categoria troviamo i clostridi che provocano problemi all’uomo, indirettamente con il Clostridium tetani, responsabile del tetano e indirettamente con il Clostridium botulinum, le cui tossine sono molto pericolose per uomini e animali.

Metabolismi catabolici nei batteri

- Fermentazioni: vie metaboliche alternative aal respirazione. L’acido piruvico, composto organico proveniente dalla demolizione iniziale del glucosio, non è del tutto demolito e origina dei composti intermedi ricchi di energia. Essendoci in questa reazione, avente come accettatore finale di elettroni un composto organico, una parziale ossidazione delle molecole organiche iniziali e una parziale liberazione dell’energia in esse contenuta, l’energia disponibile è molto inferiore rispetto a quella della respirazione aerobica. L’uomo sfrutta le fermentazioni forte del fatto che i microrganismi , per ottenere l’energia sufficiente per il loro metabolismo, devono trasformare una quantità di substrati iniziali, producendo composti intermedi necessari all’uomo.
- Respirazione aerobica:viene svolta da microrganismi aerobi e anaerobi facoltativi; è un processo attraverso il quale i viventi, utilizzando l’ossigeno dell’aria, riescono a demolire molecole organiche ricche di energia (ex zucchero), ossidandole e trasformandole in composti poveri di energia (ex acqua, anidride carbonica). L’accettatore finale di energia è l’ossigeno, la demolizione dei composti organici comporta la liberazione di un enorme quantità di energia.
- Respirazione anaerobica:è compiuta da microrganismi che vivono in ambienti dove l’ossigeno scarseggia e che sono in grado di ridurre sostanze come il nitrato e il solfato. Queste sostanze diventano gli accettatori di elettroni al posto dell’ossigeno. In alcuni casi questo metabolismo è sfavorevole all’uomo, come risulta la denitrificazione del terreno, svolta da alcuni batteri denitrificanti che trasformano l’azoto nitrici in azoto molecolare che si libera nell’aria, essendo un gas.

FOTOSINTESI NEI BATTERI

Alcuni batteri autotrofi possono compiere il processo fotosintetico e vengono chiamati fotoautotrofi; si tratta però di una fotosintesi diversa da quella delle piante superiori e delle alghe. Inoltre i batteri usano una clorofilla diversa, detta batterioclorofilla, che assorbe la luce nella regione dell’infrarosso tra i 680 e gli 870 nanometri. Questa si trova in sistemi membranosi accollati alla membrana citoplasmatica. Un’altra differenza è la mancanza della fotolisi dell’acqua e quindi della produzione di ossigeno. La maggior parte di questi batteri infatti è di tipo anaerobico.

CHEMIOSINTESI NEI BATTERI

Esistono batteri chemioautotrofi in grado di sfruttare l’energia prodotta dall’ossidazione di composti inorganici, senza l’intervento della luce e utilizzando l’anidride carbonica come fonte di carbonio.
Tra i batteri chemiosintetici troviamo:
- Batteri nitrificanti: sono batteri importanti nel cilclo biogeochimico dell’azoto; alcuni ossidano l’ammoniaca a nitriti, altri i nitriti a nitrati.
- Solfobatteri: utilizzano come fonti energetiche composti inorganici dello zolfo come l’idrogeno solforato che viene ossidato a zolfo elementare.
- Ferrobatteri: sfruttano l’energia dell’ossidazione del ferro provocando la formazione di depositi di idrossido di ferro.

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