I tre dominii dei viventi

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1 BACTERIA I tre dominii dei viventi ARCHAEA EUKARYA Batteri purpurei Gram+ Alofili Animali Funghi Cianobatteri Batteri verdi Flavobatteri Termofili Metanogeni Amebe Mixomiceti Piante Alghe verdi Alghe rosse Ciliati Altre alghe Altri eubatteri Protozoi

2 I batteri Alcuni di essi comparvero sulla Terra più di 3 miliardi di anni fa (le più antiche forme di vita). Sono caratterizzate da un organizzazione cellulare procariota.

3 La cellula procariota batterica 1. Piccole dimensioni (da 1 a 10 µm) 2. Non presentano organuli circondati da membrana 3. Possiedono una parete cellulare che li protegge 4. Dispongono di materiale genetico posto nel nucleoidee costituito da un filamento cromosomico che contiene DNA 5. Si riproducono principalmente per scissione binaria (fissione cellulare)

4 Classificazione dei batteri I batteri sono classificati in due domini derivati da una cellula antenata comune: quello degli Archeae quello degli Eubacteria (*) Cianobatteri, batteri verdi e alcuni batteri purpurei sono fotosintetici

5 Eubatteri: morfologia Gli eubatterihanno colonizzato un enorme quantità di habitat: acque dolci e salate, regioni fredde e regioni calde, terreni fangosi e sedimenti marini. Si trovano anche all interno di altri organismi come insetti, molluschi e mammiferi. In base alla loro forma si possono classificare in: Bacilli, a bastoncino Cocchi, sferici Spirilli, a elica Bacillococchi, ovali Vibrioni, a virgola

6 Modalità di nutrimento Gli Eu- batteri possono essere: eterotrofi saprofiti parassiti o simbionti decompositori patogeni utili fotosintetici autotrofi chemio-sintetici

7 Eu-Batteri saprofiti Rappresentano i principali decompositori della materia organica di tutti gli ecosistemi Ottengono il carbonio organicato demolendo materiale organico morto di origine animale e vegetale (es: cellulosa) e restituiscono al terreno i sali minerali. Alcuni sono anche azotofissatori (es. Azotobacter, aerobio, Clostridium, anaerobio)

8 Eu-Batteri simbionti degli erbivori Gli erbivori non sono in grado di digerire la cellulosa, ma riescono a farlo grazie ai batteri che colonizzano il loro sistema digerente (rumine, stomaco omaso, abomaso) Nell ambiente caldo e molto umido i batteri si sviluppano velocemente e attaccano le fibre vegetali L enzima cellulasida loro prodotto rompe i legami ß 1-4 (idrolisi) e rende disponibile il glucosio. Alcuni b. s. producono enzimi proteo-litici che degradano le proteine rendendo disponibili gli amminoacidi

9 EuBatteri autotrofi Fotosintetici: possiedono batterio-clorofille e usano H 2 S come donatore di e - (invece dih 2 O). Producono S invece di O come prodotto di scarto. Fotosintesi primitiva. Chemio-autotrofi: traggono l energia necessaria dall ossidazione di sost. inorganiche, per es. H 2 S e NH 4+ Riportano l azoto in forma di nitriti NO 2 = (b. nitrosanti) e poi nitrati -NO 3- (nitrificanti). Lo zolfo in forma di -SO 4 = Sono queste le forme assorbibili dalle piante. Ruolo fondamentale per il ciclo degli elementi (N, S e P) che fanno parte delle proteine

10 Ciano-Batteri: i batteri «vegetali» Gruppo monofiletico: 5 ordini, 140 generi, 2000 sp. Unicellulari: solitari o coloniali

11 Struttura cellulare del cianobatterio cromatoplasma centroplasma

12 La parete cellulare di tutti gli eubatteri contiene uno speciale composto chiamato peptidoglicano (o mureina), un glicopeptide formato da acido N-acetil muramico (NAM) e N- acetilglucosammina (NAG) uniti tra loro da ponti peptidici Batteri: parete cellulare A seconda del tipo di parete si distinguono due gruppi: Gram positivi e Gram negativi. I cianobatteri sono tutti gram-negativi

13 Organismi autotrofi capaci di compiere fotosintesi ossigenica (utilizzano acqua ed emettono O 2 ) Possiedono vari pigmenti (clorofilla a, ficoeritrine, ß- carotene, xantofille, ficobiliproteine) nelle membrane del cromatoplasma (fotosistema II). Sostanza di riserva prodotta: amido delle cianoficee (polimero del glucosio) e cianoficina (proteina con 2 aa.) Aerobi o anaerobi. Metabolismo Molti gruppi (es. Nostoc, Anabaena) sono azotofissatori (sintesi composti organici con N).

14 Importanza ecologica 1. Grandissima diffusione in tutti gli ambienti (terrestri e acquatici). Organismi spesso pionieri: colonizzano ambienti estremi (salati, caldi, asfittici, geotermali ecc.). Avviano i processi colonizzazione di terreni nudi, arricchendoli di sost. organica (C, N) 2. Molte sp. sono simbionti di altri organismi (epibionti ed endosimbionti extra-ed intra-cellulari) Le sp. azoto-fissatrici entrano in simbiosi importantissime con: 1. Alghe eucariote (es. Diatomee ) 2. Funghi ascomiceti: licheni 3. Briofite (muschi, antoceri, epatiche) 4. Piante (felce Azolla, Cicadacee, Leguminosae)

15 Importanza applicativa 1.Alcuni ceppi sono coltivati per la produz. di pigmenti, antiossidanti, e per l alimentaz. umana ed animale (Spirulina: proteine, amminoacidi essenziali, acidi grassi e vitamine). Spirulina maxima (Oscillatoriales) 2.Alcune sp. sono tossiche per l uomo e gli animali (biotossine: lipo-polisaccaridi, epato-tossine Microcystis:neuro-tossine: Anabaena). 3.Sono importanti concimatrici d azoto in alcune colture agricole (riso) Simbiosi con Azolla(fissadai 100 ai 200 kg/ha/anno di N) Anabaena (Nostocales)

16 Ciclo dell Azoto N 2 atm. residui proteici Eu-batteri azotofissatori saprofiti (Azotobacter) Cianobatteri animali batteri saprofiti, funghi piante ammonio NH 4 + batteri chemiosintetici nitrosanti (Nitrosomonas) nitriti NO 2 = batteri chemiosintetici nitratanti (Nitrobacter) nitrati NO 3 - perdite (denitrificazione e dilavamento)

17 Fissazione dell azoto molecolare Processo di riduzione dell N 2 atmosferico (c. 78% del gas atm.), inutilizzabile dagli eucarioti. Sistema enzimatico chiave: nitrogenasi. Catalizza le reazioni endoergoniche che portano alla sintesi di -NH 3 (ammonio) e alla sua trasformazione in gruppo amminico (-NH 2 ) che viene poi incorporato nelle proteine. Reazione generale: N 2 + 8H + + 8e - + ATP 2NH 3 + H 2 + ADP + P Il potere riducente e l energia necessaria sono forniti dal NADPH e dall ATP, rispett. Entrambi prodotti dalla fotosintesi e/o dalla respirazione (se aerobi) o fermentazione (se anaerobi) L ossigeno ha una potente azione inibente sulla nitrogenasi. Il processo avviene in comparti o cellule specializzate che non fanno entrare l O: le eterocisti

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19 Eu-Batteri azotofissatori simbionti Il genere Rhizobium è caratterizzato da numerosi ceppi che entrano in simbiosi con specie vegetali, in particolare della famiglia Leguminose. Ciò conferisce a queste specie un grandissimo valore per l alimentazione umana ed animale (proteine) Il genere Actinomycetesentra in simbiosi con le specie di Alnus(ontani) Radici di leguminosa con noduli radicali ospitanti batteri azotofissatori

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