EFFETTI DELL'AMBIENTE SULLA CRESCITA MICROBICA AMBIENTE: Fattori esterni ad un organismo che sono indispensabili per la sua sopravvivenza ↓ Fattori chimici, fisici, biologici

DISPONIBILITA' DI ACQUA Presenza di acqua: indispensabile per la sopravvivenza dei micorganismi Disponibilità di acqua: i soluti requisiscono l'acqua rendendola non disponibile per le cellule microbiche La disponibilità di acqua viene espressa come: Attivita' dell'acqua (Aw):rappresenta la quantità di acqua disponibile, cioè quella non legata alle molecole di soluto. E' inversamente proporzionale alla pressione osmotica Aw= p(sol) = p p(water) p° Nel caso dell'acqua distillata: Aw = 1

Valori di Aw delle soluzioni di NaCl e saccarosio ______________________________________________________________ Aw NaCl (% in peso) Saccarosio (%in peso) 0,99 1,7 15,4 0,98 3,4 26,0 0,86 18,1 65,6* 0,82 21,5* * Saturazione

I microrganismi prevengono la perdita di acqua mantenendo la pressione osmotica del loro protoplasma superiore a quella ambientale mediante l'utilizzo di Soluti compatibili Soluti compatibili: sostanze che non interferiscono sui normali processi metabolici della cellula. Es. colina, prolina, glicina, glicerolo, ecc.

Conc. di NaCl Attività Ambiente tollerate (%g/100 ml) dell’acqua ________________________________________________________________________ Non alofili o basso alofili 0-6 1-0,95 carne,vegetali, pane Es. E. coli. Caulobacter frutta, acqua di mare Pseudomonas Alofili moderati 6-15 0,90-0,85 prosciutto, salame, Es. Bacillus, Stafilococchi marmellate Lieviti, Penicillium torte alla frutta Alofili estremi 15-36 0,75-0,70 laghi salati, alimenti Es. Halobacterium (saturazione) sotto sale, dolci, Actinospora frutta secca Aspergillus Saccaromyces 0,60 cioccolato, miele rouxii latte in polvere

PH

Limite pH Limite inferiore ottimale superiore ACIDOFILI Es. Thiobacillus tioxidans 0,5 2,0-3,5 6,0 Cyanidium caldarium 0 2 5 Funghi 0 5 6,8 NEUTROFILI La maggior parte dei 4 6,8-7,0 8 batteri e dei protozoi ALCALOFILI Alcuni batteri 7 8-10 11,5 Bacillus alcalophilus

Il pH cellulare dei neutrofili è vicino alla neutralità Negli acidofili e nei basofili il pH intracellulare può discostarsi dalla neutralità Variazioni ambientali del pH danneggiano il microrganismo disgregando la membrana citoplasmatica, ostacolando l'attività degli enzimi e delle proteine di trasporto di membrana. I microrganismi possono modificare il pH del loro habitat producendo metaboliti acidi o basici

TEMPERATURA Influenza la velocità delle reazioni enzimatiche Entro certi valori di temperatura, la velocità di una reazione enzimatica raddoppia ogni 10°C Temperature cardinali: Temperatura di crescita minima “ “ “ ottimale “ “ “ massima

Limiti superiori di temperatura per la crescita di diversi organismi Animali T° massima Pesci e altri vertebrati acquatici 38 Insetti 45-50 Crostacei 49-50 Piante Piante vascolari 45 Muschi 50 Microrganismi eucarioti Protozoi 56 Alghe 55-60 Funghi 60-62 Procarioti 70-113

Microrganismi Temperatura °C Minima Ottimale Massima PSICROFILI -5 +5 12 – 15 15 – 20 Es. Bacillus insolitus Aquaspirillum psychrophilum Chlamydomonas nivalis (-36; 0; +4) Habitats: mari e ghiacciai PSICROTROFI -5+5 25 – 30 30 – 35 (o psicrofili facoltativi) Es. Pseudomonas Listeria Saccaromyces Habitats: suolo e acque dei climi temperati alimenti

Microrganismi Temperatura °C Minima Ottimale Massima MESOFILI 5 – 15 30 – 40 35 – 47 Es. Escherichia coli Staphylococcus aureus Habitats: suolo, acque, animali, piante

Microrganismi Temperatura °C Minima Ottimale Massima TERMOFILI 35 – 40 55 – 75 60 -90 Es. Bacillus stearothermophilus Thermus aquaticus Habitats: sorgenti termali, aree vulcaniche, cataste di composti organici fertilizzanti, foraggio conservato nei silos, acque industriali calde, impianti di riscaldamento ad acqua calda IPERTERMOFILI 69 – 90 88 – 106 100 – 113 Es.Pyrodictium occultum (121) Thermococcus celer Pyrolobus fumarii Habitats: sorgenti termali

Adattamento alla psicrofilia - Gli enzimi funzionano in modo ottimale alle basse temperature - La frazione lipidica della membrana citoplasmatica è ricca di acidi grassi insaturi Adattamento alle alte temperature - Le proteine e gli enzimi sono più stabili alle alte temperature grassi saturi

OSSIGENO I microrganismi si distinguono in: -Aerobi obbligati: crescono solo in presenza di ossigeno molecolare -Aerobi facoltativi: possono vivere in presenza o in assenza di ossigeno -Microaerofili: richiedono concentrazioni di ossigeno dal 2 al 10% -Anaerobi obbligati: sono subito uccisi dall'ossigeno -Anaerobi aerotolleranti: tollerano l'ossigeno ma non possono utilizzarlo per il loro metabolismo FUNGHI:Sono aerobi obbligati Alcuni lieviti sono aerobi-anaerobi facoltativi Alghe: Sono aerobi obbligati BATTERI e PROTOZOI sono: aerobi obbligati aerobi facoltativi anaerobi (obbligati e aerotolleranti) microaerofili

Formazione di derivati tossici dell'ossigeno

Enzimi che agiscono sui composti tossici dell'ossigeno, distruggendoli