L`insieme delle reazioni chimiche che avvengono

SCHEDA METABOLISMO MICROBICO
L’insieme delle reazioni chimiche che avvengono incessantemente in un organismo vivente viene
indicato con il termine METABOLISMO. Il metabolismo ha il compito di :
• Trasformare le sostanze nutritive esogene e alcune sostanze endogene nelle unità
fondamentali delle macromolecole
• Garantire, a partire da fonti esogene di energia un rifornimento costante di ATP.
• Sintetizzare le macromolecole.
Si riconosce quindi una fase catabolica e una anabolica, anche se in realtà, questa suddivisione è
alquanto artificiosa poiché reazioni anaboliche e cataboliche sono strettamente correlate e
complementari.
Molti aspetti del metabolismo microbico sono comuni a quelli degli organismi superiori. Queste
analogie sono alla base dell’unitarietà biochimica degli esseri viventi. I microrganismi sono però
caratterizzati da una grande versatilità metabolica.
Ad esempio E. coli può produrre l’energia sia dalla fermentazione che dalla respirazione, può
utilizzare come accettore di elettroni sia l’ossigeno sia altre sostanze, può fermentare il glucosio ma
anche il lattosio…
L’insieme delle reazioni, comuni alle diverse forme di vita, che hanno lo scopo di formare ATP o
macromolecole fondamentali, costituiscono il così detto metabolismo primario, mentre la
possibilità di formare altre sostanze come antibiotici o tossine costituiscono il metabolismo
secondario.
Le reazioni metaboliche non si svolgono in un unico passaggio ma avvengono in tappe consecutive
in cui il prodotto di una reazione diventa il substrato della successiva. Si parla di vie metaboliche, i
cui prodotti vengono chiamati metaboliti. Le vie metaboliche non sono sempre lineari, il più delle
volte sono ramificate.
Le reazioni chimiche sono accompagnate da trasformazioni energetiche. La quantità di energia
coinvolta in una reazione viene espressa in termini di guadagno o di perdita di energia durante la
reazione stessa.
Nei sistemi chimici un elemento che permette di stabilire se una determinata reazione può avvenire
più o meno spontaneamente è quello di valutare il ∆G ossia la variazione dell’energia libera.
La variazione di energia libera in una reazione è influenzata dalle concentrazioni di prodotto e di
substrato e dal pH.
• se ∆G = 0 la reazione è in equilibrio termodinamico
• se ∆G < 0 la reazione avviene spontaneamente – esoergonica l’energia finale è minore
dell’energia iniziale, si libera energia – Ei Ö Ef + E
• se ∆G > 0 la reazione è endoergonica e per avvenire necessita di energia, l’energia iniziale è
minore di quella finale Ei + E Ö Ef
Talvolta gli enzimi, da soli, non sono in grado di far avvenire le reazioni endoergoniche, le cellule
accoppiano reazioni che cedono energia ad altre che la richiedono.
Alcune tra le più frequenti ed importanti reazioni negli esseri viventi sono reazioni di ossidoriduzione, le quali hanno , tra l'altro, una specifica importanza nella produzione di energia.
Essenzialmente una reazione di ossidazione di un certo substrato si ha quando esso perde un
elettone ed una di riduzione quando lo guadagna. In una ossido-riduzione (redox) un composto
viene ossidato ed uno ridotto. Una maniera semplice di trattare questo argomento è quella di
dividere i composti in donatori ed accettori di elettroni. Le sorgenti di energia sono donatori di
elettroni e l'energia ceduta dipende dalla differenza di potenziale tra il donatore e l'accettore.
La capacità di un composto di accettare o donare elettroni si misura quantitativamente attraverso il
potenziale di ossidoriduzione, indicato con E°.Per convenzione, i potenziali di ossidoriduzione
vengono definiti in modo relativo rispetto a quello di un composto standard (la coppia H+/H2)
preso come riferimento pari a zero.
Il potenziale di ossidoriduzione è una misura della tendenza del donatore a cedere elettroni: quanto
maggiore sarà questa tendenza, tanto maggiore sarà evidentemente l'energia libera della reazione.