Alcuni commenti sul compito

Per le prime quattro domande, potete far riferimento a qualsiasi testo di biochimica. Per le altre, possimo dire quanto segue:

5. i precursori li trovate sul vostro testo di microbiologia al Cap. 11.

6. Per la fissazione biologica dell’azoto, la reazione a cui far riferimento, in generale, è la seguente: N₂ + 3H₂ à 2NH₃; questa reazione avviene a pressione atmosferica (persino a pressioni inferiori) con l’idrolisi di 16 legami ad alta energia provenienti dall’ATP; complessivamente, possiamo quindi scrivere: N₂ + 10H⁺ + 8e^- + 16ATP à 2NH₄+ + 16ADP + 16 P_i + H₂; questa reazione è mediata dal complesso enzimatico della nitrogenasi (o dinitrogenasi), che deve trovarsi allo stato ridotto per poter operare; 6 degli elettroni servono per ridurre l’N2, e due per produrre (obbligatoriamente) una molecola di H₂; per ridurre questo complesso enzimatico occorre una fonte di elettroni, spesso costituita dalla ferredossina ridotta.

7. Il ciclo di Calvin è quello che conosciamo anche per le piante verdi: vedi ad esempio il cap. 10 del libro di microbiologia. Ricorda che l’enzima centrale di questa via e la RuBisCo.

8. La fotosintesi nei solfobatteri verdi si può illustrare come segue: il fotosistema di questi batteri, che si chiama P840, ha un potenziale di riduzione sufficientemente alto da poter ridurre direttamente il NADP⁺; si crede che il primo recettore elettronico, “a valle” di P840*, sia un proteina FeS; da qui gli elettroni vengono “scaricati” a una ferredossina-NADP reduttasi, da cui si ottiene NADPH; gli elettroni per questa via sono forniti in continuazione da solfuri, tiosolfati o da idrogeno molecolare; da tali substrati sono trasferiti alla batterioclorofilla dei centri di reazione attraverso un citocromo-c (c₅₅₁ o c₅₅₃) e una cit-c-reduttasi specifica. Questa fotochimica la trovi schematizzata nella figura 9.4 del tuo libro, e somiglia al fotosistema I dei cianobatteri e delle piante verdi. Per inciso: gli elettroni della proteina FeS, possono anche “scaricarsi” al cit-c, attraverso un chinone (menachinone); durante questa “caduta”, si genera ATP.

9. Per i clorosomi dobbiamo ricordare che sono vescicole dei solfobatteri verdi coinvolte nella fotosintesi, poiché contengono, tra l’altro, i pigmenti antenna. Sono disposti sul lato interno della membrana citoplasmatica (puoi osservarne una idealizzazione sul tuo libro, fig. 9.5) e contengono fasci di bastoncelli; questi, fondamentalmente, sono strutture ricche di lipidi che contengono anche la batterioclorodilla-c; nella parte di aderenza alla membrana plasmatica, i clorosomi hanno la piastra base, che contiene, tra l’altro, la clorofilla-a.

10. La temperatura a cui un microrganismo cresce con la massima velocità è quella ottimale; poiché la temperature ottimale di crescita è una delle tre temperature cardinali (min, opt, max), anche ‘cardinale’ è accettabile.

11. e 12. Sappiamo che la separazione delle cariche ai due lati di una membrana biologica costituisce una forma di energia potenziale; con essa si genera ATP.

13. Ecco la correlazione richiesta: DG°’ = (-nF)( DE_h) dove l’ultimo termine è la variazione di energia libera in condizioni standard, n è il numero di elettroni della reazione redox ed F è la costante di Faraday (-96,48 kJ/V).

14. Il processo di spostamento degli elettroni verso un atomo più elettronegativo libera energia, naturalmente.

15. La puoi calcolare applicando la reazione in 13 e ricordando che gli elettroni in gioco sono 2.

16. Fai riferimento al capitolo 8 (es., fig. 8.3) del tuo testo, oppure a un qualsiasi testo di biochimica.

17. E’ una differenza importante. Nella prima, la sintesi dell’ATP avviene per trasferimento diretto di un fosfato ad alto contenuto energetico da un composto organico all’ADP (es., nella glicolisi, il 2-fosfoenolpiruvato forforila l’ADP, e diventa piruvato; nella reazione di Stickland l’acetilfosfato dona il proprio gruppo fosforico, e diventa acetato). Nella seconda, si ossidano composti ridotti (organici o inorganici), e si accoppiano queste reazioni alla riduzione di composti ossidati (es., il NAD⁺ di riduce a NADH); gli elettroni di questi ultimi composti sono “scaricati” a un accettore finale (per esempio ossigeno) attraverso una catena di respirazione; durante questa “scarica” si generano una o più molecole di ATP.

18. Questi due microbiologi, vissuti a cavallo tra i secoli XIX e XX, hanno dimostrato che i microrganismi sono importanti nell’economia della natura, oltre che per quanto evidenziato da Pasteur e da Kohk. Fai riferimento al libro di Microbiologia per approfondire di più. Puoi anche consultare Wikipedia.

19. Ancora, il riferimento è il libro di Microbiologia. Ricorda che i licheni sono alleanze tra un fungo e un cianobatterio (o anche un’alga), e C. aggregatum non è una specie, ma un aggregato presente nella acque anaerobiche; è costituito da due bacteria, uno coccico e uno bastoncellare, che si aggregano in una simbiosi mutualistica. I dettagli nel capitolo 25 del tuo libro.

20. Da sottolineare che i microrganismi hanno una biodiversità straordinaria, anche se noi la percepiamo poco soprattutto perché i microbi sono principalmente creature invisibili, sia perché è l’ultimo gruppo di viventi cui la scienza ha prestato attenzione. Parla poi della biodiversità sia in senso tassonomico che in senso biochimico-metabolico; ricorda, tra l’altro, che il mondo dei microrganismi è formato anche dai chemioautotrofi e dai fotoeterotrofi, oltre naturalmente ai fotoautotrofi e ai chemioeterotrofi.

21. Puoi far riferimento al cap. 5 del tuo libro di Microbiologia.

22. Fai riferimento al cap. 4 del libro di Microbiologia.

23. Si parte generalmente da una base minerale e azotata, alla quale si aggiungono fonti carboniose diverse. Per isolare batteri azotofissatori, alla base si sottrae l’azoto. Tutti i dettagli sui libri di microbiologia.

24. Diretti sono gli isolamenti che si fanno piastrando la fonte naturale dei microrganismi (es., mosto) su una piastra di terreno colturale, e aspettando la crescita delle colonie. Con questa procedura si cerca di eliminare o diminuire la competizione tra cellule. Con la procedure di arricchimento, invece, si favorisce la competizione fra ceppi e specie, e si inocula la fonte di microrganismi in una beuta col terreno selettivo. Dettagli sui testi di microbiologia.

25. La colonna di Winogradski è un singolare sistema per l’arricchimento di certi batteri. Ben descritta sul vostro libro di testo (pag. 114), ma anche, ad esempio, su wikipedia.

26. Descritte in tutti i testi di microbiologia.

27. Anche la sterilizzazione in autoclave è descritta in tutti i testi microbiologici. Ricorda che il calore umido denatura i componenti macromolecolari della cellula, e che spesso in laboratorio si utilizzano 121° C per 15-20 minuti.

28. L’ecosfera è un acquario sferoidale (qui se ne possono acquistare di diversi diametri, da 10 a 23 cm) chiuso e quindi privo di contatti coll’aria, che contiene qualche gamberetto, microrganismi fotosintetici, e microrganismi chemioeterotrofi. In un locale illuminato, il sistema “va avanti” anche per più di un anno, dato che i fototrofi forniscono ossigeno, e i chemioeterotrofi “mantengono pulito” il sistema, riciclano e mineralizzando tutti gli scarti. I gamberetti si nutrono prevalentemente di alghe.

29. Un virus in grado di riprodursi sia con cicli litici che con cicli lisogeni è denominato fago temperato.

30. Un operone è un’unità genomica piuttosto frequente negli eubacteria, rara in altri organismi. In essa, due o più regioni codificanti, sono controllate da un unico promotore.

31. Tutti i dettegli molecolari sul vostro libro di microbiologia. E’ un operone la cui espressione è regolata, e in particolar modo inducibile. L’induzione avviene in terreni con lattosio e senza glucosio, ed è stata studiata per la prima volta da Monod e collaboratoti a cavallo tra gli anni ’50 e i ’60 del secolo scorso. La regolazione avviene per repressione, e si serve, tra l’altro di un repressore proteico, codificato dal gene lacI. I dettagli nel vostro libro, alle pagg. 246 e 247.

Microbiologia Agraria - Esame

Mi dispiace che nessuno di voi abbia voluto utilizzare questo blog durante lo svolgimento del corso. Spero meglio per l'anno venturo.

Si è svolto ieri l’esame d'Aprile di Microbiologia Agraria, 31 domande la cui risposta alle prime 4 era obbligatoria per poter continuare la prova. Si è data, come sempre, molta importanza ai processi biochimici, importantissimi anche per sottolineare il loro rilievo nella diversità microbica. Anche se tutti i partecipanti erano ‘regolari’, e quasi tutti avevano seguito l’intero ciclo di lezioni ed esercitazioni, ben 22 si sono ritirati entro un’ora dall’inizio. Mi dispiace, ma ne abbiamo parlato più volte a lezione: dalla biochimica non si può prescindere. I compiti degli altri 30 sono ora in fase di correzione. Come sempre, pubblicherò gli esiti e le statistiche generali sul nostro sito, appena ultimate le correzioni. Per favore, non mi scrivete chiedendo quando questo avverrà: il più presto possibile. A maggio ci sarà l’esame per chi non è del secondo anno, e infine, l’appello successivo per questa sessione sarà d’estate, in data da fissare.
Ecco le domande:

1. Reazioni ed enzimi del ciclo di Krebs. Una a una, e infine la reazione complessiva.
2. Reazioni ed enzimi della fermentazione lattica (dal piruvato).
3. Reazioni ed enzimi della fermentazione alcolica (dal piruvato).
4. Reazioni ed enzimi della sintesi della glutammina.
5. Generalmente, vi sono 12 precursori metabolici delle reazioni biosintetiche. Elenca questi 12 precursori, indicando in quale via/vie metabolica ciascuno di essi ha origine.
6. Reazioni ed enzimi della fissazione biologica dell’azoto.
7. Reazioni ed enzimi del ciclo di Calvin.
8. Fotosintesi con donazione elettronica dd H2S e altri composti ridotti dello zolfo (cioè: fotosintesi nei solfobatteri verdi).
9. Cosa sono i clorosomi? Descrivi queste formazioni.
10. Come si chiama la temperatura a cui un microrganismo cresce con la massima velocità… ottimale, cardinale, massima?
11. La separazione delle cariche ai due lati di una membrana biologica costituisce una forma di ... trasporto facilitato, energia di legame, energia potenziale, trasporto attivo?
12. Come viene generalmente utilizzato un gradiente protonico? Viene utilizzato per … separare le cariche citoplasmatiche, generare ATP, generare NADH o generare NADPH?
13. La differenza di potenziale (V) di una reazione redox è correlata all’energia liberata (KJ). Scrivi l’equazione che descrive questa correlazione.
14. Il processo di spostamento degli elettroni verso un atomo più elettronegativo… richiede energia o libera energia?
15. La differenza di potenziale tra ubichinone e ossigeno è di 0,76 V. Calcola i KJ liberati in un’ipotetica riduzione dell’O2 da parte dell’ubichinone.
16. Rappresenta la molecola dell’ATP, e indica i legami con alta energia.
17. Spiega la differenza tra fosforilazione a livello del substrato e fosforilazione respiratoria.
18. Importanza di Bejierink e Winogradski nella Microbiologia.
19. Parla compiutamente delle simbiosi licheniche e di C. aggregatum.
20. La biodiversità microbica (pagina ½ -1)
21. Il trasporto dei soluti.
22. La parete degli eubacteria gram negativi.
23. La formulazione dei terreni di coltura.
24. L’isolamento: diretto e per arricchimento (teoria e pratica)
25. La colonna di Winogradski.
26. Conta diretta e indiretta: teoria e pratica.
27. Sterilizzazione in autoclave: teoria e pratica.
28. Descrivi l’Ecosfera. Cosa emula questo apparato?
29. Un virus in grado di riprodursi sia con cicli litici che con cicli lisogeni è denominato ... fago litico, fago non-virulento, fago temperato, fago lisogeno?
30. Cos’è un operone batterico?
31. Descrivi la regolazione trascrizione dell’operone lac nel batterio E. coli.