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DINAMICA DI CRESCITA MICROBICA, CRESCITA DIAUXICA, GASP, effetti…
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CRESCITA DIAUXICA
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particola strategia utilizzata dai batteri per ottimizzare l'apporto di risorse trofiche qualora l'ambiente possa fornire più nutrienti
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il glucosio rappresenta lo zucchero di elezione giacché può essere direttamente usato durante la glicolisi. Per questo il glucosio è preferenzialmente consumato anche quando nel substrato di crescita batterico sia presente un diverso nutriente --> quando il glucosio non è più disponibile, i batteri iniziano ad ossidare il lattosio, ottenendo da esso l'energia chimica necessaria per la sopravvivenza
il controllo della crescita diauxica è di tipo a feedback negativo per questo l'intero processo è conosciuto come effetto glucosio oppure come meccanismo a repressione da cataboliti
meccanismi che regolano la crescita diauxica sono a stretto controllo genetico. Da un punto di vista enzimatico, il metabolismo dei due zuccheri è molto diverso poiché essi non sono demoliti dagli stessi enzimi: il glucosio viene ossidato nella glicolisi, mentre il lattosio ha bisogno dell'enzima beta-galattosidasi per poter essere digerito
nella prima fase, l'enzima b-galattosidasi non viene sintetizzato poiché non è necessario. Quando il glucosio non è più disponibile, la crescita dei batteri si interrompe bruscamente. Questo avviene perché deve avvenire una riorganizzazione, a livello genetico, che porta all'espressione dei geni necessari alla demolizione del lattosio. L'espressione dei geni che sintetizzano l'enzima beta-galattosidasi rende possibile demolire il lattosio
se mettiamo due fonti di carbonio il microrganismo utilizza quello che richiede meno consumo energetico (microrganismi sempre presenti all'interno di nicchie favorevoli). I microrganismi si sono adattati per utilizzare più fonti di C possibili
GASP
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non è una mutazione. Fenotipo dettato da regioni genetiche, abbiamo un genotipo che permette lo sviluppo di Gasp, che permette alle cellule di vivere in assenza di nutrienti
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abilità di cellule più vecchie (che mostrano questo fenotipo, hanno migliorato l'utilizzo di nutrienti) di sovrastare cellule più giovani (hanno mutazioni che permettono l'utilizzo di nutrienti che quelle più giovani non sanno utilizzare)
si alternano fasi di riproduzione a fasi di morte, i microrganismi utilizzano tutto quello che la cellula rilascia per potersi riprodursi -> evento di cannibalismo di cellule
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FASE DI LATENZA
popolazione microbica inoculata in un terreno fresco, si riscontra un momento iniziale in cui le cellule non crescono
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i microrganismi attraversano questa fase perché il trasferimento in un terreno fresco comporta nuove condizioni ambientali per le cellule, che devono modificare il loro metabolismo
fase di latenza può protrarsi più o meno a lungo a seconda della storia precedente delle cellule, del terreno scelto e delle condizioni di crescita
maggiore è la quantità di enzimi e molecole chela cellula deve produrre per crescere in un nuovo ambiente, maggiore è il tempo di latenza
FASE ESPONENZIALE
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fase di crescita bilanciata perché è il momento in cui le cellule sono più simili a livello metabolico
al fine di ridurre al minimo le variazioni, la maggior parte degli esperimenti viene eseguito su microrganismi prelevati da colture in fase esponenziale
velocità della crescita esponenziale è molto variabile ed è influenzata dal tipo di terreno scelto, dalle condizioni di crescita e dal microrganismo stesso
la crescita continua fino a quando le condizioni nella coltura batch non sono più in grado di sostenere la cellula
FASE STAZIONARIA
in una coltura batch la crescita esponenziale non può continua all'infinito. La crescita è limitata sia dalla deplezione. dei nutrienti sia dall'accumulo dei prodotti di scarto generati dal microrganismo
quando la crescita esponenziale si blocca a causa di uno di questi o entrambi i motivi, la popolazione entra nella fase stazionaria
non si registrano aumenti o diminuzione netti del numero di cellule, perciò la velocità di crescita è pari a zero
il metabolismo cellulare vira in base dalla modalità di crescita mentre la cellula si prepara al proprio mantenimento e alla sopravvivenza
FASE DI MORTE
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in alcune cellule si può ancora verificare la divisione cellulare durante le fasi stazionaria e di morte, ma questo lieve aumento è controbilanciato e superato dalla morte di altre cellule
alcune colture microbiche presentano una crescita criptica che si verifica quando sottopopolazioni di cellule si adattano a cannibalizzare e utilizzare risorse rilasciate dalle cellule morenti
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la temperatura massima di crescita di un microrganismo dipende dalla temperatura sopra la quale una o più componenti essenziali della cellula si denaturano. I fattori da cui dipende la temperatura minima non sono noti, perché avverano il trasporto dei nutrienti p la costituzione e la dissipazione di una forza proton-motrice, l'organismo non può crescere. La temperatura ottimale corrisponde a uno stato in cui la maggior parte delle componenti cellulari funziona alla massima velocità