Anaerobo facoltativo

Definizione di anaerobo facoltativo

Un anaerobo facoltativo è un organismo che può sopravvivere in presenza di ossigeno, può usare l’ossigeno nella respirazione aerobica, ma può anche sopravvivere senza ossigeno tramite fermentazione o respirazione anaerobica. La maggior parte degli eucarioti sono aerobi obbligati e non possono sopravvivere senza ossigeno. I procarioti tollerano una vasta gamma di ossigeno, dagli anaerobi obbligati che sono avvelenati dall’ossigeno, agli anaerobi facoltativi e agli aerobi obbligati. Alcuni procarioti sono anche aerotolleranti, cioè possono sopravvivere nell’ossigeno, ma usano percorsi anaerobici per l’energia.

Un anaerobo facoltativo può sperimentare il meglio dei due mondi. In tempi di scarso ossigeno, un anaerobo facoltativo può usare la fermentazione o la respirazione anaerobica per creare ATP per le cellule, tipicamente ancora dalla scomposizione del glucosio. L’unica vera differenza di queste vie dalla respirazione aerobica è che usano un diverso recettore di elettroni alla fine della via. La respirazione aerobica si basa sull’ossigeno per accettare elettroni alla fine della catena di trasporto degli elettroni. Un anaerobo facoltativo può usare una varietà di altre vie per gestire questi elettroni extra, come discusso negli esempi.

Si noti che gli anaerobi facoltativi sono talvolta chiamati aerobi facoltativi. I termini sono generalmente intercambiabili.

Esempi di un anaerobo facoltativo

Il lievito

Un comune anaerobo facoltativo è il lievito, usato in varie applicazioni culinarie come la produzione di pane o birra. In entrambi i casi, questo anaerobo facoltativo deve funzionare senza ossigeno. Eppure, il lievito può ancora sopravvivere, e deve perché questi prodotti vengano bene.

Nel pane, il lievito è responsabile della formazione delle bolle nell’impasto. Queste sacche d’aria rendono il pane leggero e soffice. Altrimenti, il pane diventerebbe una massa solida come una torta o un brownie. Il lievito crea queste sacche d’aria attraverso il rilascio di anidride carbonica, un sottoprodotto della conversione del glucosio nell’impasto in energia. Per un impasto più leggero e arioso, gli chef spesso lasciano “lievitare” l’impasto. Questo termine significa semplicemente mettere l’impasto carico di lievito in un luogo caldo e permettere all’anaerobo facoltativo di fare il suo lavoro. Nel corso di un’ora circa, il lievito creerà grandi quantità di anidride carbonica all’interno della pasta, espandendola e rendendola più leggera.

Nella birra, nel vino e in altre bevande alcoliche, il lievito è l’ingrediente chiave. Il processo di fermentazione, o la creazione di alcool, avviene nel lievito quando hanno molto zucchero ma poco ossigeno. I birrai e i produttori di vino usano questo aspetto dell’anaerobo facoltativo per generare l’alcol nei loro prodotti. La respirazione aerobica riduce completamente il glucosio a poche molecole riciclabili e all’anidride carbonica. La fermentazione, invece, lascia un prodotto finale: l’etanolo. I produttori di birra e di vino creano l’etanolo (un alcol) nei loro prodotti controllando rigorosamente la quantità di zucchero e di ossigeno nei loro serbatoi di fermentazione. In queste condizioni, qualsiasi anaerobo facoltativo ricorrerà alla fermentazione e produrrà etanolo come sottoprodotto. Quando l’alcol raggiunge il livello adeguato nella miscela, il lievito viene filtrato e la bevanda viene imbottigliata.

Molluschi

Mentre la maggior parte pensa solo ai piccoli anaerobi facoltativi monocellulari, diversi gruppi di animali più grandi hanno sviluppato la capacità di sopravvivere senza ossigeno. Uno di questi, i molluschi, ha un gruppo di organismi che si sono adattati a sopravvivere regolarmente senza ossigeno. Le cozze, che si trovano spesso nelle zone intertidali, sperimentano cambiamenti quotidiani nel loro accesso all’acqua. Quando la marea cala, le cozze sono esposte all’aria e devono chiudere i loro gusci per evitare di seccarsi. In alcune zone, la marea può mancare per periodi di tempo significativi. Le cozze non possono aprire le loro conchiglie per ottenere ossigeno, o rischiano di seccarsi e morire per disidratazione.

Per risolvere il loro enigma, le cozze come quelle nell’immagine sopra hanno evoluto le abilità di un anaerobo facoltativo. Invece di fare affidamento sulla loro normale respirazione aerobica quando la marea va via, le cozze passano a una forma di energia che scompone gli aminoacidi. Questo permette alla cozza di sopravvivere ore, o anche giorni, senza ottenere una fonte fresca di ossigeno.

Quiz

1. I muscoli umani si affidano alla respirazione aerobica per produrre l’ATP necessario per farli funzionare. Tuttavia, in tempi di stress e di esercizio intenso, questi muscoli spesso finiscono l’ossigeno. In questo caso, i muscoli devono ricorrere a una forma di fermentazione che produce acido lattico. L’acido lattico può danneggiare le cellule quando si accumula, quindi le cellule devono tornare rapidamente alla respirazione aerobica se vogliono sopravvivere. Gli esseri umani sono anaerobi facoltativi? No
B. Sì
C. Forse

Risposta alla domanda #1

La A è corretta. Gli esseri umani sono solitamente considerati aerobi obbligati, poiché abbiamo bisogno di ossigeno praticamente sempre. Anche se i nostri muscoli possono sopravvivere per brevi periodi senza ossigeno, il nostro corpo sta ancora lavorando attivamente per portare l’ossigeno ai muscoli. L’acido lattico è una soluzione temporanea, a breve termine, che può durare solo pochi minuti. Tuttavia, la linea di demarcazione tra anaerobi facoltativi e aerobi obbligati non è chiara, poiché molti animali hanno metodi alternativi per generare energia quando l’ossigeno è basso.

2. Qual è la differenza tra un anaerobo facoltativo e un anaerobo obbligato? Un anaerobo facoltativo ha solo percorsi anaerobici.
B. Un anaerobo obbligato può sopravvivere alla presenza di ossigeno.
C. Un anaerobo facoltativo può sopravvivere e usare l’ossigeno.

Risposta alla domanda #2

C è corretta. Un anaerobo facoltativo può passare dal metabolismo aerobico a quello anaerobico. Un anaerobo obbligato non ha questa capacità. L’ossigeno, per un anaerobo obbligato, è tossico. Per un anaerobo facoltativo, l’ossigeno rappresenta un’opportunità per fare più ATP di quanto sia normalmente possibile.

3. Mentre gli scienziati credevano che gli organismi anaerobi facoltativi fossero tipicamente residui monocellulari di un’epoca precedente, le prove hanno dimostrato che molti parassiti intestinali sono spesso anaerobi facoltativi. Quale delle seguenti fornisce una spiegazione di questo fatto? Questi organismi hanno un accesso costante all’ossigeno.
B. Spesso, le aree dell’intestino sono anaerobiche, costringendo questi organismi a usare una via anaerobica.
C. Questi organismi non rappresentano un anaerobo facoltativo.

Risposta alla domanda #3

B è corretta. L’intestino è un luogo pericoloso per gli aerobi obbligati. L’intestino della maggior parte degli animali riceve poco o nessun apporto di ossigeno. Eppure, ogni tanto gli animali ingoiano piccole sacche d’aria o l’ossigeno è presente nel loro cibo. I parassiti intestinali, sperando di trarre il massimo da queste condizioni, possono operare senza ossigeno. Ma, quando l’ossigeno è presente, vogliono approfittarne e produrre più energia possibile.

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Università di Comenius. (2018, 3 ottobre). Batteri anaerobici. Recuperato da Jfmed.uniba.sk: https://www.jfmed.uniba.sk/fileadmin/jlf/Pracoviska/ustav-mikrobiologie-a-imunologie/ANAEROBIC_BACTERIA.pdf

Arquidia Mantina