Anaerobiosi

Si definisce anaerobiosi la condizione di vita di diversi organismi, il cui metabolismo non richiede la presenza di ossigeno. Tale molecola, strettamente necessaria per gli organismi che invece vivono in aerobiosi, può addirittura risultare estremamente tossica per tali organismi, definiti per questo motivo anaerobici (o anaerobi).

Anaerobiosi nei sistemi viventi

I batteri aerobi e anaerobi possono essere identificati attraverso una coltura in sospensione:
1: I batteri aerobi obbligati si raccolgono in testa alla provetta, in modo da assorbire la maggior quantità possibile di ossigeno.
2: I batteri anaerobi obbligati si raccolgono sul fondo, per evitare l'ossigeno.
3: I batteri aerobi facoltativi si raccolgono principalmente in testa, poiché la respirazione aerobia è la più efficiente; in ogni caso, la carenza di ossigeno non li disturba e, per tale motivo, è possibile individuarli lungo tutta la provetta.
4: I microaerofili si raccolgono nella parte superiore della provetta, ma non in testa; essi richiedono infatti ossigeno a bassa concentrazione.
5: Il metabolismo dei batteri aerotolleranti non è influenzato dalla presenza di ossigeno e, per tale motivo, sono diffusi lungo tutta la provetta.

Esistono diversi tipi di organismi anaerobici.

• Gli anaerobi obbligati sono un gruppo di organismi che non sono in grado di sopravvivere in presenza delle abituali concentrazioni atmosferiche di ossigeno. Tali anaerobi non sono in grado di sopravvivere perché non dotati di enzimi come la superossido dismutasi e la catalasi, in grado di proteggerli dallo stress ossidativo generato dall'ossigeno.
• Gli anaerobi facoltativi, invece, sono in grado di utilizzare ossigeno, se presente. Il loro metabolismo, in ogni caso, è essenzialmente anaerobico: questo li differenzia dagli aerobi facoltativi, il cui metabolismo principale è quello aerobico.
• Gli organismi microaerofili sono in grado di utilizzare ossigeno, ma solo a concentrazioni ridotte (nell'ordine di micromoli). La loro crescita è inibita da concentrazioni normali di ossigeno (pari a circa 200 micromolare). I nanoaerobi sono organismi affini, che richiedono concentrazioni dell'ordine di nanomoli d'ossigeno per poter crescere.
• Gli organismi aerotolleranti non richiedono ossigeno, non presentano alcun tipo di metabolismo in grado di utilizzarlo, ma sono in grado di sopravvivere se esposti all'aria, poiché dotati degli enzimi necessari a resistere agli stress ossidativi.

Gli anaerobi obbligati possono servirsi di reazioni di fermentazione (che in sostanza rappresentano la cosiddetta respirazione anaerobica). Gli anaerobi facoltativi, invece, utilizzano la respirazione aerobica in presenza di ossigeno: in sua assenza, invece, sono in grado di fermentare. Gli organismi aerotolleranti sono strettamente fermentanti. I microaerofili possono svolgere alternativamente respirazione aerobica e anaerobica.

Processi anaerobici

Le reazioni di fermentazione che gli organismi anaerobici portano a termine per svolgere la respirazione anaerobica sono variegate.

La maggior parte degli anaerobi utilizza la via di fermentazione dell'acido lattico (detta fermentazione lattica):

C₆H₁₂O₆ + 2 ADP + 2 fosfato → 2 acido lattico + 2 ATP

L'energia rilasciata in questa reazione è di circa 150 kJ per mole. Si tratta del 5% dell'energia ricavabile da una molecola di glucosio in una normale respirazione aerobica.

Piante e funghi (tra cui i lieviti), anaerobi facoltativi, utilizzano la fermentazione alcolica, quando la presenza di ossigeno è ridotta:

C₆H₁₂O₆ + 2 ADP + 2 fosfato → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂ + 2 ATP

L'energia rilasciata in questa reazione è leggermente maggiore, pari a circa 180 kJ per mole.

I batteri anaerobi e gli Archaea utilizzano queste e molte altre vie di fermentazione, p.es. i processi che portano alla formazione di acido propionico o di acido butirrico. Rientra tra i processi anaerobici usati dagli Archaea anche la metanogenesi.

Voci correlate

• Aerobiosi
• Fermentazione
• Respirazione anaerobica
• Soglia anaerobica