rhodospirillum rubrum

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rhodospirillum rubrum

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INDICE:

Introduzione ai fotoeterotrofi

Rhodospirillum rubrum: introduzione

Rhodospirillum rubrum: ulteriori caratteristiche

Metabolismo

Meccanismo fotoeterotrofo

I fotoeterotrofi rappresentano una categoria metabolica all'interno del mondo microbico che sfrutta la luce come fonte primaria di energia (da cui deriva il nome "foto") e le molecole organiche come fonte di carbonio. Fonte di Energia: luce (catturata attraverso pigmenti come le batterioclorofille). Fonte di Carbonio: composti organici (zuccheri, acidi organici, alcoli, e altri).

Rhodospirillum Rubrum

Tassonomia: è un Alphaproteobacterium (batterio Gram-negativo). Morfologia: è un batterio mobile e di forma tipicamente spirale (uno "spirillo"). Le sue dimensioni sono di circa 0,8-1µm Pigmentazione: produce pigmenti come i carotenoidi e le batterioclorofille, che gli conferiscono il caratteristico colore rosa-rosso quando cresce alla luce e in assenza di ossigeno. Apparato Fotosintetico: possiede batterioclorofille che gli permettono di assorbire la luce a lunghezze d'onda ampie (fino a 925 nm, nello spettro dell'infrarosso vicino), permettendogli di vivere in ambienti acquatici dove la luce visibile è già stata filtrata. Condizioni ottimali di crestita: ha una crescita elevata a temperatura ambiente o corporea e a un pH neutro o poco alcalino, quindi è definibile un mesofilo neutro. Inoltre può crescere senza ossigeno in presenza di luce, oppure aerobicamente al buio, per questo è definito un aerobio facoltativo.

RHODOSPIRILLUM RUBRUM

R. rubrum è anche un batterio azotofissatore: È in grado di convertire l'azoto atmosferico (N2) in ammoniaca (NH3), una forma biologicamente utilizzabile, grazie al complesso proteico chiamato nitrogenasi. Inoltre un meccanismo complesso gli permette di controllare l'attività dell'enzima in base alla disponibilità di azoto e ad altre condizioni ambientali.

Caratteristiche metaboliche

Rhodospirillum rubrum è un batterio caratterizzato da un metabolismo estremamente flessibile: può usare la luce oppure composti organici come fonte di energia, e può adattarsi alla presenza o all'assenza di ossigeno. Ad esempio, può comportarsi come fotoeterotrofo, utilizzando la luce per ottenere energia ma impiegando composti organici come fonte di carbonio ed elettroni.

i suoi metabolismi

Meccanismo fotoeterotrofo GENERALE

La fotoeterotrofia avviene quando nell’ambiente sono contemporaneamente presenti luce e composti organici. Nei fotoeterotrofi, la fotosintesi è anossigenica, cioè non produce ossigeno perché i batteri non utilizzano l’acqua come donatore di elettroni, (come avviene invece nelle piante e nei cianobatteri) ma preferiscono altre molecole più ridotte, come: composti organici o, in alcuni casi, il solfuro di idrogeno (H₂S) in basse concentrazioni. Inoltre il Rhodospirillum rubrum non ha i due fotosistemi che servono per estrarre elettroni dall’acqua (come nei cianobatteri o nelle piante), esso possiede solo un tipo di centro fotosintetico, il quale è simile al fotosistema I della fotosintesi ossigenica ma che funziona in modo ciclico, ovvero che l’elettrone eccitato dalla luce torna poi al punto di partenza. Il risultato finale è la produzione di ATP e di molecole con poteri riducenti (come NADH o NADPH), che serviranno poi o per altri metabolismi fondamentali, tra cui la fissazione dell’azoto o la fotoautotrofia, o per costruire nuove componenti cellulari ma anche per riparare delle strutture della cellula.

Meccanismo fotoeterotrofo

Il processo inizia con l’assorbimento della luce da parte di pigmenti fotosintetici, le batterioclorofille e i carotenoidi, localizzati nelle membrane interne della cellula. Quando un fotone colpisce una batterioclorofilla, un elettrone viene eccitato e passa a un livello energetico superiore. Questo elettrone eccitato viene quindi trasferito a una serie di trasportatori di elettroni situati nella membrana, durante il suo passaggio, gli elettroni attraversano una catena di trasporto elettronico che pompa protoni (H⁺) verso l’esterno della membrana, creando un gradiente protonico.Questo gradiente viene poi utilizzato dall’ATP sintasi per produrre ATP, la principale molecola energetica della cellula. Il processo si chiama fotofosforilazione ciclica, perché l’elettrone, dopo aver attraversato la catena di trasporto, ritorna al punto di partenza, ovvero al centro di reazione fotosintetico.

Uso dei composti organici come fonte di carbonio e di elettroni

Oltre a produrre energia dalla luce, i batteri fotoeterotrofi assimilano composti organici dall’ambiente, come acidi organici (lattato, malato, succinato), etanolo o altri, che vengono utilizzati come fonte di carbonio, o fonte di elettroni. Ciò che spinge la cellula ad utilizzare i composti organici come fonte di elettroni è il fatto che nel processo di fotofosforilazione, l’elettrone eccitato dalla batterioclorofilla torna al centro di reazione senza essere trasferito a NAD⁺, quindi, si produce ATP, ma non c’è produzione diretta di potere riducente, per questo motivo rhodospirillum rubrum deve ricavarlo da un’altra fonte, ovvero, i composti organici. E, come detto in precedenza, queso batterio poi utilizzerà il potere riducente o per altri metabolismi fondamentali, tra cui la fissazione dell’azoto o la fotoautotrofia, o per costruire nuove componenti cellulari o per riparare delle strutture.

Come i composti organici producono potere riducente

Flusso inverso di elettroni

Deidrogenazione di substrati organici

Alcuni composti organici (ad esempio acidi organici, etanolo, succinato, malato) vengono ossidati da enzimi deidrogenasi, dove gli elettroni liberati vengono catturati da NAD⁺ o da NADP⁺ e trasformati in NADH E NADPH. Ciò significa che il substrato organico perde elettroni, i quali vengono trasferiti a molecole accettrici di elettroni, generando molecole con potere riducente.

Dato che alcuni donatori naturali di elettroni, come i composti organici, non hanno abbastanza energia per ridurre direttamente NAD⁺ a NADH, la cellula allora utilizza l'energia già accumulata nel gradiente protonico creato nella fotofosforilazione per “spingere” gli elettroni contro le molecole accettrici di elettroni, creando così NADH e NADPH.

Grazie per la visione!

Ballabani Laura, Ferretti Angelica, Tucci Cristian

I suoi metabolismi:

-Chemoeterotrofia aerobica -Fotoautotrofia (anossigenica) -Fissazione dell’azoto -Chemoeterotrofia anaerobica -Fotolitotrofia