Azoto: il ciclo completo

CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI IN BASE ALLE FONTI NUTRITIVE

• AUTOTROFI: organismo in grado di biosintetizzare il materiale cellulare utilizzando CO₂ come unica fonte di carbonio.

• ETEROTROFI: organismi che utilizzano substrati organici preformati come fonte principale di carbonio.

• CHEMIOTROFI: ricavano energia dall’ossidazione di composti chimici organici o inorganici.

• FOTOAUTOTROFI: i fotoautotrofi utilizzano la luce come fonte di energia e CO₂ come fonte principale di carbonio. Per fotoautotrofo obbligato si intende un organismo che cresce solo in presenza di luce e CO₂; inoltre usa sostanze inorganiche quali H₂O, H₂, o H₂S, come donatori di elettroni per ridurre CO₂ in carbonio cellulare (CH₂O).

• FOTOETEROTROFI: crescono mediante fotosintesi se dotati di un donatore di elettroni (H₂ o organico) per l’assimilazione riduttiva di CO₂. Questi microrganismi possono inoltre utilizzare la luce come fonte di energia e contemporaneamente assimilare dall’ambiente composti organici come substrato per la crescita.

• CHEMIOAUTOTROFI: i chemioautotrofi utilizzano substrati inorganici ridotti sia per l’assimilazione riduttiva di CO2 sia come fonte di energia; questi microrganismi ricavano l’energia necessaria dalla ossidazione di H₂, NH₃, NO₂, H₂S o Fe²⁺. I chemioautotrofi aerobici utilizzano O₂ come accettore terminale di elettroni, mentre alcuni Archaea anaerobici usano lo zolfo inorganico.

• CHEMIOETEROTROFO: sono microrganismi che assimilano le sostanze organiche come fonte sia di carbonio che di energia; tale fonte può essere rappresentata da un unico substrato (glucosio) oppure vi possono essere fonti differenti di carbonio e di energia. Per esempio i riduttori del solfato utilizzano H₂ per ottenere energia ma necessitano di un substrato organico per la biosintesi cellulare.

CLASSIFICAZIONE DEI BATTERI IN BASE ALLA MODALITA’ DI RESPIRAZIONE

Dalla trattazione finora fatta emergono quattro tipologie di batteri, ognuna con le seguenti caratteristiche:

Batteri Aerobi Obbligati: quelli responsabili della nitrificazione (Nitrosomonas, Nitrobacter, ecc.)

Questi sono organismi in grado di sopravvivere in presenza di ossigeno che viene impiegato come accettore di elettroni nelle reazioni di ossidazione dell’azoto inorganico. Questi batteri dovono essere in grado di contrastare obbligatoriamente alti livelli di stress ossidativo. Per questo motivo i batteri aerobi obbligati contengono nel citoplasma enzimi antiossidanti quali la superossido dismutasi, perossidasi e catalasi.

Batteri Aerobi Facoltativi: rappresentati dai generi Stafilococchi Streptococchi, Entrococchi, Klebsiella

I batteri aerobi facoltativi possono utilizzare l’ossigeno, oppure altre molecole, in stato ossidato. Questi organismi sono quindi in grado di sopravvivere in assenza di ossigeno. Rimane tuttavia che il loro metabolismo principale sia quello aerobico, ed in questo si differenziano dai batteri anaerobi facoltativi, il cui metabolismo principale è quello anaerobico. Fanno parte di questo gruppo principalmente alcuni generi di batteri di interesse medico.

Batteri Anaerobi Obbligati: Clostridium, batteri solfato-riduttori

Questi batteri non sono in grado di vivere in presenza di ossigeno in quanto non sono dotati di enzimi ad azione antiossidante, in grado di proteggerli dallo stress ossidativo generato dall’ossigeno.

Tra questi batteri vi sono quelli solfato-riduttori che una volta venivano considerati a metabolismo strettamente anaerobico, mentre oggi si è verificato che questi batteri possano sopravvivere in ambienti ricchi di ossigeno, sono quindi aerotolleranti.
Essi producono energia mediante respirazione anaerobica riducendo i solfati, o altri composti dello zolfo, a idrogeno solforato (H₂S).

Il problema relativo a questo gruppo di batteri riguarda importanti aspetti dell’acquariologia e dell’allevamento delle koi in laghetti ornamentali. La presenza in questi ambienti di zone completamente anossiche, concomitante all’assenza di substrati azotati (usati da questi batteri come accettori di elettroni), conduce alla necessità per il batterio di utilizzare composti dello zolfo.

L’idrogeno solforato (o acido solfidrico) è un composto incolore tossico e maleodorante. È una sostanza altamente tossica per i pesci e le piante. Nei pesci la sua azione si esplica a livello cellulare inibendo la respirazione mitocondriale e, legandosi alla emoglobina, impedisce l’accesso dell’ossigeno nel metabolismo cellulare.

L’effetto tossico sulle piante invece non è acuto, ma cronico per la sottrazione di microelementi essenziali per il funzionamento dei sistemi enzimatici.

Batteri Anaerobi Facoltativi : quelli responsabili della denitrificazione dissimilativa (Pseudomonas, Micrococcus, Archromobacter, Bacillus, Alcaligenes)

Sono batteri anaerobi che possono usare l’ossigeno se presente. Il loro metabolismo principale rimane quello anaerobico.

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