Anaerobiosi

L'anaerobiosi è la caratteristica di diversi organismi, detti anaerobici (o anaerobi), di non richiedere per il proprio metabolismo la presenza di ossigeno molecolare (O₂), per i quali può risultare addirittura estremamente tossico. Si contrappone all'aerobiosi.

Anaerobiosi nei sistemi viventi

I batteri aerobi e anaerobi possono essere identificati attraverso una coltura in sospensione:
1: I batteri aerobi obbligati si raccolgono in testa alla provetta, in modo da assorbire la maggior quantità possibile di O₂.
2: I batteri anaerobi obbligati si raccolgono sul fondo, per evitare l'O₂.
3: I batteri aerobi facoltativi possono crescere sia in presenza che in assenza di O₂, per cui si distribuiscono lungo tutta la provetta concentrandosi in maniera maggiore in prossimità della superficie in quanto crescono meglio in presenza di O₂.
4: I microaerofili si raccolgono nella parte superiore della provetta, ma non in testa; essi richiedono infatti O₂ a bassa concentrazione.
5: Il metabolismo dei batteri aerotolleranti non è influenzato dalla presenza di O₂ e, per tale motivo, sono diffusi lungo tutta la provetta.

Esistono diversi tipi di organismi anaerobici.

• Gli anaerobi obbligati sono un gruppo di organismi che non sono in grado di sopravvivere in presenza delle abituali concentrazioni atmosferiche di O₂. Tali anaerobi non sono in grado di sopravvivere perché non dotati di enzimi come la superossido dismutasi, la catalasi e la perossidasi, in grado di proteggerli dallo stress ossidativo generato da O₂.
• Gli aerobi facoltativi, invece, crescono meglio in presenza di O₂, ma ne tollerano anche l'assenza.
• Gli organismi microaerofili sono in grado di utilizzare O₂, ma solo a concentrazioni ridotte (nell'ordine di micromoli). La loro crescita è inibita da concentrazioni normali di O₂ (pari a circa 200 micromolare ovvero 200 μM). I nanoaerobi sono organismi affini, che richiedono concentrazioni dell'ordine di nanomoli di O₂ per poter crescere.
• Gli organismi aerotolleranti non richiedono O₂, non presentano alcun tipo di metabolismo in grado di utilizzarlo, ma sono in grado di sopravvivere se esposti all'aria, poiché dotati degli enzimi necessari a resistere agli stress ossidativi.

Gli anaerobi obbligati possono servirsi di reazioni di fermentazione e svolgere la respirazione anaerobica (dove l'accettore finale di elettroni è una molecola diversa dall'ossigeno). Gli anaerobi facoltativi, invece, utilizzano la respirazione aerobica in presenza di O₂ : in sua assenza, invece, sono in grado di fermentare. Gli organismi aerotolleranti sono strettamente fermentanti. I microaerofili possono svolgere alternativamente respirazione aerobica e anaerobica.

Processi anaerobici

Le reazioni di fermentazione che gli organismi anaerobici portano a termine per svolgere la respirazione anaerobica sono variegate.

La maggior parte degli anaerobi utilizza la via di fermentazione dell'acido lattico (CH3-CHOH-COOH), (detta fermentazione lattica), che permette di utilizzare l'energia liberata dall'ossidazione del glucosio per la formazione di un legame fosfodiestere, trasformando ADP in ATP:

${\ce {C6H12O6 + 2 ADP + 2 PO4^3- -> 2 CH3CHOHCOOH + 2 ATP}}$

L'energia rilasciata in questa reazione è di circa 150 kJ per mole. Si tratta del 5% dell'energia ricavabile da una molecola di glucosio in una normale respirazione aerobica.

Piante e funghi (tra cui i lieviti), anaerobi facoltativi, utilizzano la fermentazione alcolica, quando la presenza di O₂ è ridotta:

${\ce {C6H12O6 + 2 ADP + 2 PO4^3- -> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP}}$

L'energia rilasciata in questa reazione è leggermente maggiore, pari a circa 180 kJ per mole.

I batteri anaerobi e gli Archaea utilizzano queste e molte altre vie di fermentazione, p.es. i processi che portano alla formazione di acido propionico o di acido butirrico. Rientra tra i processi anaerobici usati dagli Archaea anche la metanogenesi.

Voci correlate

• Aerobiosi
• Fermentazione
• Respirazione anaerobica
• Soglia anaerobica
• Sistema anaerobico lattacido
• Sistema anaerobico alattacido

Altri progetti

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• Wikizionario

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Collegamenti esterni

• (EN) anaerobe, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.